Hidroksilapatīta formula, īpašības un pielietojumi



The hidroksilapatīts, pazīstams arī kā hidroksilapatīts vai kalcija hidroksilapatīts, ir minerālfosfāts, kalcija hidroksīda fosfāts, kura formula ir [Ca5 (PO4)3OH], kas veido stikla un stiklveida masu, bieži zaļu.

Tas ir reti tīrs dabā, bet bieži tiek sajaukts ar fluorapatītu, kurā fluors aizvieto hidroksilgrupu (OH) molekulā. Šis maisījums, ko sauc par cieto šķīdumu sēriju, ir nepārtraukta ķīmiskā atšķirība starp abām tīrajām vielām. (Encyclopædia Britannica, 1998).

Indekss

  • 1 Hidroksilapatīta izcelsme
  • 2 Ķīmiskā sintēze
  • 3 Rekvizīti
  • 4 Lietojumi
    • 4.1 - Medicīna
    • 4.2. 2 Zobārstniecība un mutes aprūpe
    • 4.3. 3 Arheoloģija
    • 4.4. 4. Citi izmantošanas veidi
  • 5 Atsauces

Hidroksilapatīta izcelsme

Šo minerālu 1856. gadā Augustina Alexis Damour sauca par hidro-apatītu no grieķu ἀπατάω (apatao), jo to bieži sajauca ar citiem minerāliem (piem., Beryl, Milarite), kā arī prefiksu "hydro-", lai apzīmētu, ka tas bija bagāts ūdenī (kā hidroksil).

Waldemar Schaller 1912.gadā nedaudz nomainīja nosaukumu uz hidroksilapatītu, un pēc tam 1935. gadā vārdu "hydroksillapatīts" ieviesa Burri, Jakob, Parker un Hugo Strunz..

Citi nosaukumi, kas attiecas uz šo minerālu, ir: piroclasita, ornitita, monita uc Daudzi "karbonāta apatīti" ir hidroksilapatīti, tostarp daži dahilīti, kolofāni utt. (Mindat.org un Hudsonas minerālu institūts, 2017).

Līdz 50% no tilpuma un 70% no cilvēka kaula ir modificēts hidroksilapatīta veids (pazīstams kā kaulu minerāls). Kalcija karbonāta deficīts hidroksilapatīts ir galvenais minerāls, no kura veido zobu emalju un dentīnu.

Hidroksilapatīta kristāli ir atrodami arī nelielās kalcifikācijās (iekšpusē dziedzeru dziedzerī un citās struktūrās), kas pazīstamas kā corona arenacea vai "smadzeņu smiltis" (Maiami kosmētikas un implantācijas zobārstniecības centrs, S.F.)..

Ķīmiskā sintēze

Hidroksapatītu var sintezēt, izmantojot vairākas metodes, piemēram, slapju ķīmisku nogulsnēšanos, biomimetisko nogulsnēšanos, sola-gela ceļu (ķīmisko nogulsnēšanos mitrā procesā) vai elektrodepozīciju..

Ir ierosināts (Bouyer, Gitzhofer, & Boulos, 2000), ka hidroksilapatīta nanokristālu suspensiju var pagatavot ar slapju ķīmisku nogulsnēšanās reakciju, ievērojot šādu reakcijas vienādojumu:

10Ca (OH)2 + 6H3PO4 → Ca10(PO4)6(OH)2 + 18H2O

Vairāki pētījumi ir parādījuši, ka hidroksilapatīta sintēzi ar mitrās ķīmijas palīdzību var uzlabot ar ultraskaņu. Hidroksilapatīta ultraskaņas sintēze (sono sintēze) ir veiksmīga metode, lai ražotu nanostrukturētu hidroksilapatītu ar augstiem kvalitātes standartiem..

Ultraskaņas maršruts ļauj ražot nano-kristālisku hidroksilapatītu, kā arī modificētas daļiņas, piemēram, nanosfēras un kompozītu sveķus..

Rekvizīti

Hidroksilapatīts ir apatītu grupas minerālviela ar stiklveida, sveķainu, vaskotu, taukainu vai zemu spīdumu, parasti balta, dzeltena-pelēka vai zaļa. Tās vienības šūnas formula ir Ca5(PO4)3(OH), kuras molekulmasa ir 502,31 g / mol un kuras blīvums ir no 3,14 līdz 3,21 g / ml.

Tam ir sešstūra kristāliska struktūra, kas ir dipiramīda klases kristāls. Tās cietība ir 5, un tā dzīvo kā tabulārie kristāli un kā stalagmīti, mezgli un kristāliski masīvi (Apatite- (CaOH) Mineral Data, S.F.).

Lietojumi

1. Medicīna

Hidroksilapatīts atrodas cilvēka ķermenī zobos un kaulos. Tāpēc to parasti izmanto kā pildvielu amputēta kaula aizvietošanai vai kā pārklājumu, kas veicina kaulu augšanu protēžu implantos..

Daudzi mūsdienu implanti, piemēram, gūžas locītavas un kaulu vadīšanas implanti, ir pārklāti ar hidroksilapatītu. Ir ierosināts, ka tas var veicināt osseointegrāciju (L. Sedel, 1997)..

Titāna un nerūsējošā tērauda implanti bieži tiek pārklāti ar hidroksilapatīta pārklājumiem, lai triks un samazinātu implanta noraidīšanas ātrumu.

Hidroksapatītu var lietot arī gadījumos, kad ir tukšumi vai kaulu defekti. Šo procesu veic, izmantojot pulverus, blokus vai granulas no materiāla, kas atrodas skartajos kaulu apgabalos.

Bioloģiskās aktivitātes dēļ tas stimulē kaulu augšanu un atjauno defektu. Šis process var būt alternatīva alogēniem un ksenogēniem kaulu transplantātiem. Parasti rodas īsāki dzīšanas laiki nekā tie, kas novēroti, ja hidroksilapatītu neizmantoja.

Modificēta hidroksilapatīta lietošana paver iespējas mākslīgo kaulu vielu sagatavošanai implantiem un dažādiem medikamentiem, lai izārstētu dažādus mīksto audu un gļotādas bojājumus indivīdam..

Hidroksilapatīts ir ļoti efektīvs līdzeklis daudzu sejas mīksto audu augmentācijas jomās un ir saistīts ar augstu un labi noteiktu drošības profilu.

Hidroksilapatīts apvieno augstu elastību un viskozitāti ar spēju izraisīt ilgtermiņa kolagēna veidošanos, kas padara to par ideālu aģentu globālai sejas pieejai (Jani Van Loghem, 2015).

Hidroksilapatītam ir vēl viens īpašs pielietojums HIV pozitīviem cilvēkiem, kas cieš no sejas lipoatrofijas, kas pazīstama arī kā sejas izdalīšanās, kas ir pretretrovīrusu līdzekļu blakusparādība (Amerikas plastisko ķirurgu biedrība, S.F.)..

2 - Zobārstniecība un mutes aprūpe

Emaljas sastāvs ir 97% no nano-hidroksilapatīta un 3% no organiskā materiāla un ūdens. Dentīnā nano-hidroksilapatīts ir 70% no svara.

Tā kā nano-hidroksilapatīts ir emaljas galvenā sastāvdaļa, tas rada spilgti baltu izskatu un novērš gaismas izkliedes atstarošanu, aizverot emaljas virsmas mazās poras..

Sintētiskais nano-hidroksilapatīts atdarina dabīgā dentīna hidroksilapatīta vai emaljas apatīta izmēru.

Eksperimentālie rezultāti liecina par nano-hidroksilapatīta priekšrocībām emaljas remontā, kas noveda pie tā iekļaušanas zobu pasta un mutes skalošanas šķīdumos, lai veicinātu emaljas vai demineralizētu dentīna virsmu atjaunošanu, nogulsnējot hidroksilapatīta nanodaļiņas. defekti (FLUIDINOVA, SF).

3. Arheoloģija

Arheoloģijā cilvēka un dzīvnieku atlieku hidroksilapatītu var analizēt, lai atjaunotu vecās diētas, migrācijas un paleoklimatiku. Kaulu un zobu minerālu frakcijas darbojas kā mikroelementu, tostarp oglekļa, skābekļa un stroncija, rezervuārs.

Cilvēka un faunas hidroksilapatīta stabilu izotopu analīzi var izmantot, lai norādītu, vai diēta bija galvenokārt sauszemes vai jūras (oglekļa, stroncija), dzīvnieka vai cilvēka (skābekļa, stroncija) ģeogrāfiskā izcelsme un migrācijas paradumi. rekonstruēt iepriekšējās temperatūras un klimata pārmaiņas (skābekli).

Pēc kaulu pēckultūras izmaiņas var veicināt kaulu kolagēna, kas ir stabilu izotopu analīzei nepieciešamais proteīns, noārdīšanos..

4 - Citi izmantošanas veidi

Tika konstatēts, ka gaisa filtri, kas sastāv no nanostruktūrām, kas satur hidroksilapatītu, bija efektīvi CO absorbcijas un sadalīšanās procesā, kas galu galā varēja novest pie tā izmantošanas automobiļu izplūdes piesārņotāju samazināšanai..

2014. gadā tika sintezēts algināts / nano-hidroksilapatīta savienojums un testēts laukā kā fluorīda adsorbents. Šis biokompozīts izdalīja fluorīdu caur jonu apmaiņas mehānismu un ir bioloģiski saderīgs un bioloģiski noārdāms.

Pēdējā laikā tika izstrādāti un veiksmīgi pārbaudīti lietojumi katalīzes un olbaltumvielu atdalīšanā, izmantojot nanostrukturētus kalcija fosfātus, kas liek domāt, ka daudziem novatoriskiem pielietojumiem šajos materiālos vēl nav.

Atsauces

  1. Amerikas plastisko ķirurgu biedrība. (S.F.). Ādas pildvielas: kalcija hidroksilapatīts. Atgūts no plastikas ķirurģijas: plasticsurgery.org.
  2. Apatīta (CaOH) minerālu dati. (S.F.). Atgūts no webmineral: webmineral.com.
  3. Bouyer, E., Gitzhofer, F. un Boulos, M. I. (2000). Hidroksilapatīta nanokristālu suspensijas morfoloģiskais pētījums. Materiālu zinātnes žurnāls: materiāli medicīnā. 11 (8), 523-531. 
  4. Encyclopædia Britannica. (1998, 20. septembris). Hidroksilapatīts. Saturs iegūts no Encyclopædia Britannica: britannica.com.
  5. (S.F.). hidroksilapatīta īpašības izmanto un lieto. Atgūstas no fluidinova.pt: fluidinova.pt.
  6. Jani Van Loghem, M. Y. (2015). Kalcija hidroksilapatīts. J Clin Aesthet Dermatol. 8 (1) :, 38-49. 
  7. Sedel, C. R. (1997). Bioceramics, 10. sējums. Parīze: Elsevier zinātne.
  8. Maiami kosmētikas un implantu zobārstniecības centrs. (S.F.). Kaulu un zobu minerāls: hidroksilapatīts. Atgūts no miamicosmeticdentalcare: miamicosmeticdentalcare.com.
  9. org un Hudsonas Mineralģijas institūts. (2017. gada 20. aprīlis). Hidroksilapatīts. Izgūti no mindat.org.