Δομή υδροξυαπατίτη, σύνθεση, κρύσταλλοι και χρήσεις

Το υδροξυαπατίτη είναι ένα ορυκτό φωσφορικού ασβεστίου, του οποίου ο χημικός τύπος είναι Ca₁₀(PO₄)₆(ΟΗ)₂. Με άλλα ορυκτά και οργανική ύλη παραμένει θρυμματισμένο και συμπιέζεται μορφές της πρώτης ύλης είναι γνωστή ως φωσφορικά. Ο όρος υδροξύ αναφέρεται στο ανιόν ΟΗ^-.

Αν αντί του ανιόντος ήταν φθοριούχο, το ορυκτό θα ονομαζόταν φθοροαπατίτης (Ca₁₀(PO₄)₆(F)₂? και έτσι με άλλα ανιόντα (Cl^-, Br^-, CO₃^2-, κ.λπ.). Ομοίως, ο υδροξυαπατίτης είναι το κύριο ανόργανο συστατικό των οστών και του οδοντικού σμάλτου, που είναι κυρίως παρόν σε κρυσταλλική μορφή.

Στη συνέχεια, είναι ένα ζωτικό στοιχείο στους ιστούς οστών των ζωντανών όντων. Η μεγάλη του ευστάθεια έναντι άλλων φωσφορικών ασβεστίου της επιτρέπει να αντέξει τις φυσιολογικές συνθήκες, δίνοντας στα οστά τη χαρακτηριστική σκληρότητα τους. Ο υδροξυαπατίτης δεν είναι μόνος: εκπληρώνει τη λειτουργία του συνοδευόμενο από κολλαγόνο, ινώδη πρωτεΐνη συνδετικών ιστών.

Ο υδροξυαπατίτης (ή ο υδροξυαπατίτης) περιέχει ιόντα Ca²⁺, αλλά μπορεί επίσης να περιέχει και άλλα κατιόντα στη δομή του (Mg²⁺, Na⁺), ακαθαρσίες που παρεμβαίνουν σε άλλες βιοχημικές διεργασίες των οστών (όπως αναδιαμόρφωση).

Ευρετήριο

• 1 Δομή
• 2 Περίληψη
• 3 Κρύσταλλοι υδροξυαπατίτη
• 4 Χρήσεις
  • 4.1 Ιατρική και οδοντιατρική χρήση
  • 4.2 Άλλες χρήσεις του υδροξυαπατίτη
• 5 Φυσικές και χημικές ιδιότητες
• 6 Αναφορές

Δομή

Η επάνω εικόνα απεικονίζει τη δομή του υδροξυαπατίτη ασβεστίου. Όλες οι σφαίρες καταλαμβάνουν τον όγκο του μισού εξαγωνικού "συρταριού", όπου το άλλο μισό είναι ίδιο με το πρώτο.

Σε αυτή τη δομή οι πράσινες σφαίρες αντιστοιχούν στα κατιόντα Ca²⁺, ενώ οι κόκκινες σφαίρες στα άτομα οξυγόνου, οι πορτοκαλί σφαίρες στα άτομα φωσφόρου και οι λευκές σφαίρες στο άτομο υδρογόνου του ΟΗ^-.

Τα φωσφορικά ιόντα σε αυτήν την εικόνα έχουν το ελάττωμα της μη εμφάνισης τετραεδρικής γεωμετρίας. Αντίθετα, μοιάζουν με τετραγωνικές πυραμίδες.

Το OH^- δίνει την εντύπωση ότι βρίσκεται μακριά από το Ca²⁺. Ωστόσο, η κρυσταλλιτών μπορεί να επαναληφθεί στην οροφή του πρώτου, που δείχνει την εγγύτητα μεταξύ των δύο ιόντα. Επίσης, αυτά τα ιόντα μπορούν να αντικατασταθούν από άλλα (Na⁺ και F^-, για παράδειγμα).

Σύνθεση

Ο υδροξυαπατίτης μπορεί να συντεθεί με την αντίδραση υδροξειδίου του ασβεστίου με φωσφορικό οξύ:

10 Ca (OH)₂ + 6 Η₃PO₄ => Ca₁₀(PO₄)₆(ΟΗ)₂ + 18 Η₂Ο

Υδροξυαπατίτης (Ca₁₀(PO₄)₆(ΟΗ)₂) εκφράζεται από δύο μονάδες του τύπου Ca₅(PO₄)₃OH. 

Ομοίως, ο υδροξυαπατίτης μπορεί να συντεθεί μέσω της ακόλουθης αντίδρασης:

10 Ca (NO₃)_2.4Η₂Ο + 6ΝΗ₄H₂PO₄ => Ca₁₀(PO₄)₆(ΟΗ)₂  +  20 ΝΗ₄Όχι₃  + 52 Η₂Ο

Ο έλεγχος της ταχύτητας της καθίζησης επιτρέπει στην αντίδραση αυτή να παράγει νανοσωματίδια υδροξυαπατίτη.

Κρύσταλλοι υδροξυαπατίτη

Τα ιόντα συμπιέζονται και αναπτύσσονται για να σχηματίσουν ένα άκαμπτο και ανθεκτικό βιορύσταλλο. Χρησιμοποιείται ως βιολογικό υλικό ορυκτοποίησης των οστών.

Ωστόσο, χρειάζεται κολλαγόνο, μια οργανική υποστήριξη που χρησιμεύει ως μούχλα για την ανάπτυξή της. Αυτοί οι κρύσταλλοι και οι πολύπλοκες διαδικασίες σχηματισμού τους θα εξαρτηθούν από το οστό (ή το δόντι).

Αυτοί οι κρύσταλλοι αναπτύσσονται εμποτισμένη με οργανική ύλη, και εφαρμογής τεχνικών ηλεκτρονικής μικροσκοπίας λεπτομερώς στα δόντια ως συσσωματώματα μορφές ράβδων ονομάζεται πρίσματα.

Χρησιμοποιεί

Ιατρική και οδοντιατρική χρήση

Λόγω της ομοιότητας στο μέγεθος, την κρυσταλλογραφία και τη σύνθεση με σκληρό ανθρώπινο ιστό, ο νανοϋδροξυαπατίτης είναι ελκυστικός για χρήση σε προσθέσεις. Επίσης, ο νανοϋδροξυαπατίτης είναι βιοσυμβατός, βιοενεργός και φυσικός, εκτός από το ότι δεν είναι τοξικός ή φλεγμονώδης.

Κατά συνέπεια, τα κεραμικά νανοϋδροξυαπατίτη έχουν ποικίλες εφαρμογές, οι οποίες περιλαμβάνουν:

- Στη χειρουργική των οστών χρησιμοποιείται σε πλήρωση κοιλοτήτων στην ορθοπεδική, ορθοπεδική, γναθοπροσωπικής και οδοντιατρεία.

- Χρησιμοποιείται ως επίστρωση για ορθοπεδικά και οδοντικά εμφυτεύματα. Είναι ένας παράγοντας απευαισθητοποίησης που χρησιμοποιείται μετά την λεύκανση των δοντιών. Χρησιμοποιείται επίσης ως αντιδραστήριο αναμίχρωσης στις οδοντόκρεμες και στην πρώιμη θεραπεία της τερηδόνας..

- Τα εμφυτεύματα από ανοξείδωτο χάλυβα και τιτάνιο συχνά επικαλύπτονται με υδροξυαπατίτη για να μειώσουν το ποσοστό απόρριψής τους.

- Είναι μια εναλλακτική λύση στα αλλογενή και ξενογενή μοσχεύματα οστών. Ο χρόνος επούλωσης είναι μικρότερος παρουσία υδροξυαπατίτη σε σχέση με την απουσία του.

- Συνθετικό υδροξυαπατίτη μιμείται nanohidroxiapatita φυσικά παρούσα στο οδοντίνη και esmáltica απατίτη, η οποία είναι πλεονεκτική για χρήση σε επισκευή σμάλτο και ενσωμάτωση σε οδοντόκρεμες και στοματικά διαλύματα σε

Άλλες χρήσεις του υδροξυαπατίτη

- Ο υδροξυαπατίτης χρησιμοποιείται στα φίλτρα αέρα των οχημάτων με κινητήρα για την αύξηση της αποτελεσματικότητας των εν λόγω απορρόφησης και αποσύνθεση του μονοξειδίου του άνθρακα (CO). Αυτό μειώνει τη ρύπανση του περιβάλλοντος.

- Έχουμε συντεθεί ένα αλγινικό-υδροξυαπατίτη σύμπλοκο δοκιμές πεδίου έχουν δείξει ότι μπορεί να απορροφήσει το φθοριούχο μηχανισμό ανταλλαγής ιόντων.

- Ο υδροξυαπατίτης χρησιμοποιείται ως χρωματογραφικό μέσο για τις πρωτεΐνες. Αυτό παρουσιάζει θετικές επιβαρύνσεις (Ca⁺⁺) και αρνητικά (PO₄^-3), έτσι ώστε να μπορεί να αλληλεπιδράσει με ηλεκτρικά φορτισμένες πρωτεΐνες και να επιτρέπει τον διαχωρισμό τους με ανταλλαγή ιόντων.

- Ο υδροξυαπατίτης έχει επίσης χρησιμοποιηθεί ως στήριγμα για την ηλεκτροφόρηση των νουκλεϊνικών οξέων. Ξεχωριστό DNA από το RNA, καθώς και DNA από έναν μόνο κλώνο DNA με δύο έλικα.

Φυσικές και χημικές ιδιότητες

Ο υδροξυαπατίτης είναι ένα λευκό στερεό που μπορεί να αποκτήσει γκριζωπούς, κίτρινους και πράσινους τόνους. Επειδή είναι ένα κρυσταλλικό στερεό, έχει υψηλά σημεία τήξης, ενδεικτικά ισχυρών ηλεκτροστατικών αλληλεπιδράσεων. για τον υδροξυαπατίτη, αυτό είναι 1100 ° C.

Είναι πυκνότερο από το νερό, με πυκνότητα 3,05 - 3,15 g / cm³. Επιπλέον, είναι πρακτικά αδιάλυτη στο νερό (0,3 mg / mL), το οποίο τα ιόντα φωσφορικής πρέπει.

Ωστόσο, σε όξινα μέσα (όπως στο HCl) είναι διαλυτό. Αυτή η διαλυτότητα οφείλεται στον σχηματισμό CaCl₂, άλας ιδιαίτερα διαλυτό στο νερό. Επίσης, φωσφορικά άλατα είναι πρωτονιωμένα (HPO)₄^2- και Η₂PO₄^-) και αλληλεπιδρούν καλύτερα με το νερό.

Η διαλυτότητα του υδροξυαπατίτη στα οξέα είναι σημαντική στην παθοφυσιολογία της τερηδόνας. Τα βακτήρια στο στόμα εκκρίνουν γαλακτικό προϊόν ζύμωσης οξέος της γλυκόζης η οποία μειώνει το ρΗ της επιφάνειας του δοντιού μέσα σε 5, έτσι υδροξυαπατίτη αρχίζει να διαλύεται.

Φθόριο (F^-) μπορεί να αντικαταστήσει ιόντα ΟΗ^- στην κρυσταλλική δομή. Όταν συμβεί αυτό, συνεισφέρει αντίσταση στον υδροξυαπατίτη του οδοντικού σμάλτου έναντι των οξέων.

Ενδεχομένως, αυτή η αντίσταση μπορεί να οφείλεται στην αδιαλυτότητα του CaF₂ σχηματίζοντας, αρνούμενος να «εγκαταλείψει» τον κρύσταλλο.

Αναφορές

1. Shiver & Atkins. (2008). Ανόργανη Χημεία (Τέταρτη έκδοση, Σελίδα 349, 627). Mc Graw Hill.
2. Fluidinova. (2017). Υδροξυαπατίτη. Ανακτήθηκε στις 19 Απριλίου 2018, από: fluidinova.com
3. Β. Β., García Garduño, Reyes J. (2006). Υδροξυαπατίτης, η σημασία της στους μεταλλοποιημένους ιστούς και η βιοϊατρική εφαρμογή της. TIP Εξειδικευμένο Περιοδικό Χημικών-Βιολογικών Επιστημών, 9 (2): 90-95
4. Gaiabulbanix. (05 Νοεμβρίου 2015). Υδροξυαπατίτης. [Εικόνα] Ανακτήθηκε στις 19 Απριλίου 2018 από: commons.wikimedia.org
5. Martin.Neitsov. (25 Νοεμβρίου 2015). Hüdroksüapatiidi kristallid. [Εικόνα] Ανακτήθηκε στις 19 Απριλίου 2018 από: commons.wikimedia.org
6. Wikipedia. (2018). Υδροξυαπατίτη. Ανακτήθηκε στις 19 Απριλίου 2018, από: en.wikipedia.org
7. Fiona Petchey. Οστών. Ανακτήθηκε στις 19 Απριλίου 2018, από: c14dating.com