Hidroksapatito struktūra, sintezė, kristalai ir panaudojimas



The hidroksilapatitas yra kalcio fosfato mineralas, kurio cheminė formulė yra Ca10(PO4)6(OH)2. Kartu su kitomis mineralinėmis medžiagomis ir organinėmis medžiagomis išlieka susmulkinta ir suspausta, ji sudaro žaliavą, žinomą kaip fosforo uoliena. Terminas hidroksi reiškia OH anijoną-.

Jei vietoj šio anijono jis būtų fluoridas, mineralas vadinamas fluoroapatitu (Ca10(PO4)6(F)2; ir tt su kitais anijonais (Cl-, Br-, CO32-, ir tt). Taip pat hidroksilapatitas yra pagrindinis neorganinis kaulų ir dantų emalio komponentas, daugiausia esantis kristalinėje formoje..

Tada jis yra gyvų būtybių kaulų audinių gyvybiškai svarbus elementas. Didelis jo stabilumas prieš kitus kalcio fosfatus leidžia išlaikyti fiziologines sąlygas, suteikdamas kaulams būdingą kietumą. Hidroksapatitas yra ne vienas: jis atlieka savo funkciją kartu su kolagenu, jungiamųjų audinių pluoštiniu baltymu.

Hidroksapatitą (arba hidroksilapatitą) sudaro Ca jonai2+, tačiau ji taip pat gali turėti kitų katijonų jos sudėtyje (Mg2+, Na+) priemaišos, kurios veikia kituose kaulų biocheminiuose procesuose (pvz.,.

Indeksas

  • 1 Struktūra
  • 2 Santrauka
  • 3 Hidroksapatito kristalai
  • 4 Naudojimas
    • 4.1. Medicininis ir dantų vartojimas
    • 4.2 Kiti hidroksilapatito naudojimo būdai
  • 5 Fizinės ir cheminės savybės
  • 6 Nuorodos

Struktūra

Viršutinis vaizdas iliustruoja kalcio hidroksilapatito struktūrą. Visos sferos užima šešiakampio „stalčiaus“ pusę, kur kita pusė yra identiška pirmajai.

Šioje struktūroje žalios sferos atitinka katijonus Ca2+, o raudonieji rutuliai prie deguonies atomų, oranžiniai rutuliai prie fosforo atomų ir baltieji rutuliai prie OH vandenilio atomo-.

Šiame vaizde esančių fosfatų jonų defektas yra, kad jis neturi tetrahedro geometrijos; vietoj to jie atrodo kaip kvadratiniai piramidės.

OH- sudaro įspūdį, kad jis yra toli nuo Ca2+. Tačiau kristalinis vienetas gali pasikartoti ant pirmojo stogo, taip parodydamas artimą tarp abiejų jonų. Be to, šiuos jonus galima pakeisti kitais (Na+ ir F-, pavyzdžiui).

Sintezė

Hidroksilapatitą galima sintezuoti kalcio hidroksido reakcija su fosforo rūgštimi:

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

Hidroksapatitas (Ca10(PO4)6(OH)2) išreiškiamas dviem formulės Ca vienetais5(PO4)3OH. 

Taip pat hidroksilapatitą galima sintezuoti per šią reakciją:

10 Ca (NO3)2.4H2O + 6 NH4H2PO4 => Ca10(PO4)6(OH)2  +  20 NH4NE3  + 52 H2O

Kriterijų greičio kontrolė leidžia susidaryti hidroksapatito nanodalelėms.

Hidroksapatito kristalai

Jonai yra suspausti ir auga, kad susidarytų standus ir atsparus biokristalas. Tai naudojama kaip kaulų mineralizacijos medžiaga.

Tačiau jam reikia kolageno, organinės paramos, kuri yra augimo forma. Šie kristalai ir jų sudėtingi formavimosi procesai priklausys nuo kaulų (arba dantų)..

Šie kristalai auga impregnuoti organinėmis medžiagomis, o elektronų mikroskopijos metodų taikymas juos detalizuoja dantyse kaip agregatai su strypų, vadinamų prizmėmis, formomis..

Naudojimas

Medicininis ir dantų vartojimas

Dėl tokio pat dydžio, kristalografijos ir kompozicijos su kietu žmogaus audiniu nanohidroksapatitas yra patrauklus naudoti protezuose. Be to, nanohidroksapatitas yra biologiškai suderinamas, bioaktyvus ir natūralus, be to, jis nėra toksinis ar uždegiminis..

Atitinkamai, nanohidroksipatito keramika turi įvairias programas, tarp jų:

- Kaulų audinių chirurgijoje jis naudojamas ortopedinių, traumatologinių, žandikaulių ir dantų operacijų ertmėms užpildyti.

- Jis naudojamas kaip ortopedinių ir dantų implantų danga. Jis yra desensibilizuojantis agentas, naudojamas po dantų balinimo. Jis taip pat naudojamas kaip dezinfekavimo agentas dantų pasta ir ankstyvas ėduonies gydymas..

- Nerūdijančio plieno ir titano implantai dažnai padengiami hidroksilapatitu, kad būtų sumažintas jų atmetimo greitis.

- Tai alternatyva alogeniniams ir ksenogeniniams kaulų skiepams. Gydymo laikas yra trumpesnis, kai yra hidroksapatito, nei jo nebuvimas.

- Sintetinis nanohidroksipatitas imituoja dentino ir steroidinių apatitų natūraliai esantį hidroksilapatitą, todėl jo naudojimas yra naudingas remontuojant emalį ir įtraukiant į dantų pastas, taip pat burnos skalavimą.

Kiti hidroksilapatito naudojimo būdai

- Motorinių transporto priemonių oro filtruose naudojamas hidroksapatitas, siekiant padidinti jų efektyvumą absorbuojant ir skaidant anglies monoksidą (CO). Tai mažina aplinkos taršą.

- Sintetintas alginato-hidroksilapatito kompleksas, kad lauko tyrimai parodė, kad jis gali absorbuoti fluorą per jonų mainų mechanizmą.

- Hidroksapatitas naudojamas kaip baltymų chromatografinė terpė. Tai rodo teigiamus įkrovimus (Ca++) ir neigiamas (PO4-3), todėl ji gali sąveikauti su elektriniu būdu įkrautais proteinais ir leisti juos atskirti jonų mainais.

- Hidroksapatitas taip pat buvo naudojamas kaip nukleino rūgščių elektroforezės palaikymas. Atskirti DNR iš RNR, taip pat DNR iš vienos grandinės DNR.

Fizinės ir cheminės savybės

Hydroxyapatite yra balta kieta medžiaga, kuri gali gauti pilkų, geltonų ir žalių atspalvių. Kadangi tai yra kristalinė kieta medžiaga, ji turi aukštus lydymosi taškus, rodančius stiprią elektrostatinę sąveiką; hidroksiapatito atveju tai yra 1100ºC.

Jis yra tankesnis už vandenį, kurio tankis yra 3,05 - 3,15 g / cm3. Be to, jis beveik netirpsta vandenyje (0,3 mg / ml), kurį sukelia fosfatų jonai.

Tačiau rūgščioje terpėje (kaip ir HCl) jis tirpsta. Šis tirpumas atsiranda dėl CaCl susidarymo2, druska labai tirpsta vandenyje. Be to, fosfatai yra protonuoti (HPO)42- ir H2PO4-) ir geriau bendrauti su vandeniu.

Hidroksilapatito tirpumas rūgštyse yra svarbus karieso patofiziologijoje. Bakterijos burnos ertmėje išskiria pieno rūgštį, gliukozės fermentacijos produktą, kuris sumažina dantų paviršiaus pH iki mažiau nei 5, todėl hidroksapatitas pradeda tirpti.

Fluoras (F-) gali pakeisti OH jonus- kristalo struktūroje. Tokiu atveju jis prisideda prie dantų emalio hidroksapatito atsparumo rūgštims.

Gali būti, kad šis atsparumas gali atsirasti dėl CaF netirpumo2 suformuota, atsisakydama „atsisakyti“ kristalo.

Nuorodos

  1. Shiver & Atkins. (2008). Neorganinė chemija (Ketvirtoji redakcija, p. 349, 627). Mc Graw kalnas.
  2. Fluidinova. (2017). Hidroksilapatitas. Gauta 2018 m. Balandžio 19 d. Iš: fluidinova.com
  3. Viktorija M., García Garduño, Reyes J. (2006). Hidroksapatitas, jo svarba mineralizuotuose audiniuose ir jo biomedicinos taikymas. Patarimas „Specialusis leidinys chemijos-biologijos mokslų srityje“, 9 (2): 90-95
  4. Gaiabulbanix. (2015 m. Lapkričio 5 d.). Hidroksapatitas. [Pav.] Gauta 2018 m. Balandžio 19 d., Iš: commons.wikimedia.org
  5. Martin.Neitsov. (2015 m. Lapkričio 25 d.). Hüdr direktiiviapatiidi kristallid. [Pav.] Gauta 2018 m. Balandžio 19 d., Iš: commons.wikimedia.org
  6. Vikipedija. (2018). Hidroksilapatitas. Gauta 2018 m. Balandžio 19 d., Iš: en.wikipedia.org
  7. Fiona Petchey. Kaulai. Gauta 2018 m. Balandžio 19 d., Nuo: c14dating.com