Cấu trúc, tổng hợp, tinh thể và công dụng của hydroxyapatite



các hydroxyapatit là một khoáng chất canxi phốt phát, có công thức hóa học là Ca10(PO4)6(OH)2. Cùng với các khoáng chất và chất hữu cơ khác vẫn bị nghiền nát và nén chặt, nó tạo thành nguyên liệu thô được gọi là đá photphoric. Thuật ngữ hydroxy dùng để chỉ anion OH-.

Nếu thay vì anion đó là florua, khoáng chất sẽ được gọi là fluoroapatite (Ca10(PO4)6(F)2; và như vậy với các anion khác (Cl-, Br-, CO32-, v.v.) Tương tự như vậy, hydroxyapatite là thành phần vô cơ chính của xương và men răng, chủ yếu hiện diện ở dạng tinh thể.

Sau đó, nó là một yếu tố quan trọng trong các mô xương của sinh vật. Sự ổn định tuyệt vời của nó chống lại canxi phốt phát khác cho phép nó chịu được các điều kiện sinh lý, giúp xương có độ cứng đặc trưng. Hydroxyapatite không đơn độc: nó hoàn thành chức năng của nó kèm theo collagen, protein sợi của các mô liên kết.

Hydroxyapatite (hoặc hydroxylapatite) chứa các ion Ca2+, nhưng nó cũng có thể chứa các cation khác trong cấu trúc của nó (Mg2+, Na+), các tạp chất can thiệp vào các quá trình sinh hóa khác của xương (chẳng hạn như tu sửa).

Chỉ số

  • 1 cấu trúc
  • 2 Tóm tắt
  • 3 tinh thể hydroxyapatite
  • 4 công dụng
    • 4.1 Sử dụng y tế và nha khoa
    • 4.2 Công dụng khác của hydroxyapatite
  • 5 Tính chất lý hóa
  • 6 tài liệu tham khảo

Cấu trúc

Hình trên minh họa cấu trúc của canxi hydroxyapatite. Tất cả các hình cầu chiếm thể tích của một nửa "ngăn kéo" hình lục giác, trong đó nửa còn lại giống hệt với hình đầu tiên.

Trong cấu trúc này, các quả cầu xanh tương ứng với các cation Ca2+, trong khi các quả cầu đỏ đến các nguyên tử oxy, các quả cầu màu cam đến các nguyên tử phốt pho và các quả cầu trắng cho nguyên tử hydro của OH-.

Các ion photphat trong hình ảnh này có khuyết điểm là không thể hiện hình dạng tứ diện; thay vào đó, chúng trông giống như những kim tự tháp vuông.

OH- cho ấn tượng rằng nó nằm xa Ca2+. Tuy nhiên, đơn vị tinh thể có thể lặp lại trên mái nhà đầu tiên, do đó cho thấy sự gần gũi giữa cả hai ion. Ngoài ra, các ion này có thể được thay thế bởi những người khác (Na+ và F-, ví dụ).

Tổng hợp

Hydroxylapatite có thể được tổng hợp bằng phản ứng của canxi hydroxit với axit photphoric:

10 Ca (OH)2 + 6 giờ3PO4 => Ca10(PO4)6(OH)2 + 18 giờ2Ôi

Hydroxyapatite (Ca10(PO4)6(OH)2) được biểu thị bằng hai đơn vị công thức Ca5(PO4)3OH. 

Tương tự như vậy, hydroxyapatite có thể được tổng hợp thông qua các phản ứng sau:

10 Ca (KHÔNG3)2.4 giờ2O + 6 NH4H2PO4 => Ca10(PO4)6(OH)2  +  20 NH4KHÔNG3  + 52 H2Ôi

Kiểm soát tốc độ kết tủa cho phép phản ứng này tạo ra các hạt nano hydroxyapatite.

Tinh thể hydroxyapatite

Các ion được nén và phát triển để tạo thành một tinh thể cứng và kháng. Điều này được sử dụng như một vật liệu sinh học của khoáng hóa xương.

Tuy nhiên, nó cần collagen, một hỗ trợ hữu cơ đóng vai trò là khuôn mẫu cho sự phát triển của nó. Những tinh thể này và quá trình hình thành phức tạp của chúng sẽ phụ thuộc vào xương (hoặc răng).

Những tinh thể này phát triển được tẩm chất hữu cơ và ứng dụng các kỹ thuật kính hiển vi điện tử mô tả chi tiết chúng trong răng dưới dạng tập hợp với các dạng que gọi là lăng kính.

Công dụng

Sử dụng y tế và nha khoa

Do sự tương đồng về kích thước, tinh thể và thành phần của nó với mô người cứng, nanohydroxyapatite hấp dẫn để sử dụng trong phục hình. Ngoài ra, nanohydroxyapatite là tương thích sinh học, hoạt tính sinh học và tự nhiên, ngoài ra không độc hại hoặc viêm.

Theo đó, gốm nanohydroxyapatite có nhiều ứng dụng, bao gồm:

- Trong phẫu thuật mô xương, nó được sử dụng để lấp đầy các lỗ sâu răng trong phẫu thuật chỉnh hình, chấn thương, maxillofacial và nha khoa.

- Nó được sử dụng như một lớp phủ cho cấy ghép chỉnh hình và nha khoa. Nó là một chất khử mẫn cảm được sử dụng sau khi làm trắng răng. Nó cũng được sử dụng như một tác nhân tái tạo trong kem đánh răng và trong điều trị sâu răng sớm..

- Cấy ghép thép không gỉ và titan thường được phủ bằng hydroxyapatite để giảm tỷ lệ loại bỏ của chúng.

- Nó là một thay thế cho ghép xương allogenic và xenogen. Thời gian chữa bệnh ngắn hơn khi có mặt hydroxyapatite so với khi không có mặt.

- Nanohydroxyapatite tổng hợp bắt chước hydroxyapatite tự nhiên có trong ngà răng và apatit steroid, vì vậy việc sử dụng nó có lợi trong việc sửa chữa men răng và kết hợp trong kem đánh răng, cũng như nước súc miệng.

Các ứng dụng khác của hydroxyapatite

- Hydroxyapatite được sử dụng trong các bộ lọc không khí của xe cơ giới để tăng hiệu quả của chúng trong việc hấp thụ và phân hủy carbon monoxide (CO). Điều này làm giảm ô nhiễm môi trường.

- Một phức hợp alginate-hydroxyapatite đã được tổng hợp rằng các thử nghiệm thực địa đã chỉ ra rằng nó có khả năng hấp thụ flo thông qua cơ chế trao đổi ion.

- Hydroxyapatite được sử dụng làm môi trường sắc ký cho protein. Điều này thể hiện chi phí tích cực (Ca++) và tiêu cực (PO4-3), do đó, nó có thể tương tác với các protein tích điện và cho phép tách chúng bằng cách trao đổi ion.

- Hydroxyapatite cũng đã được sử dụng như là một hỗ trợ cho điện di của axit nucleic. Tách DNA khỏi RNA, cũng như DNA từ một chuỗi DNA hai sợi.

Tính chất hóa lý

Hydroxyapatite là một chất rắn màu trắng có thể thu được các tông màu xám, vàng và xanh lục. Vì nó là chất rắn kết tinh, nó có điểm nóng chảy cao, biểu thị cho tương tác tĩnh điện mạnh; đối với hydroxyapatite, đây là 1100ºC.

Nó đặc hơn nước, mật độ 3,05 - 3,15 g / cm3. Ngoài ra, nó thực tế không hòa tan trong nước (0,3 mg / mL), đó là do các ion photphat.

Tuy nhiên, trong môi trường axit (như trong HCl), nó hòa tan. Sự hòa tan này là do sự hình thành CaCl2, muối tan nhiều trong nước. Ngoài ra, phốt phát được proton hóa (HPO)42- và H2PO4-) và tương tác tốt hơn với nước.

Độ hòa tan của hydroxyapatite trong axit rất quan trọng trong sinh lý bệnh của sâu răng. Các vi khuẩn trong khoang miệng tiết ra axit lactic, sản phẩm của quá trình lên men glucose, làm giảm độ pH của bề mặt răng xuống dưới 5, do đó hydroxyapatite bắt đầu hòa tan.

Florua (F-) có thể thay thế các ion OH- trong cấu trúc tinh thể. Khi điều này xảy ra, nó góp phần kháng hydroxyapatite của men răng chống lại các axit.

Có thể, sự kháng thuốc này có thể là do tính không hòa tan của CaF2 hình thành, từ chối "từ bỏ" tinh thể.

Tài liệu tham khảo

  1. Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa vô cơ (Tái bản lần thứ tư, Trang 349, 627). Đồi Mc Graw.
  2. Fluidinova. (2017). Hydroxylapatit. Truy cập ngày 19 tháng 4 năm 2018, từ: liquidinova.com
  3. Victoria M., García Garduño, Reyes J. (2006). Hydroxyapatite, tầm quan trọng của nó trong các mô khoáng và ứng dụng y sinh của nó. Tạp chí chuyên ngành TIP về khoa học sinh học hóa học, 9 (2): 90-95
  4. Gaiabulbanix. (Ngày 05 tháng 11 năm 2015). Hydroxyapatit. [Hình] Truy cập ngày 19 tháng 4 năm 2018, từ: commons.wikidia.org
  5. Martin.Neitsov. (Ngày 25 tháng 11 năm 2015). Hüdroksüapatiidi kristallid. [Hình] Truy cập ngày 19 tháng 4 năm 2018, từ: commons.wikidia.org
  6. Wikipedia. (2018). Hydroxylapatit. Truy cập ngày 19 tháng 4 năm 2018, từ: en.wikipedia.org
  7. Fiona Petchey. Xương. Truy cập ngày 19 tháng 4 năm 2018, từ: c14dating.com