Formuła hydroksyloapatytu, właściwości i zastosowania



The hydroksyloapatyt, znany również jako hydroksyapatyt lub hydroksyloapatyt wapniowy, jest fosforanem mineralnym, fosforanem wapnia, który ma wzór [Ca5 (PO4)3OH], który tworzy szkliste i szkliste masy, często zielone.

Rzadko jest czysty z natury, ale często miesza się z fluorapatytem, ​​w którym fluor zastępuje grupę hydroksylową (OH) w cząsteczce. Ta mieszanina, zwana serią roztworów stałych, jest ciągłą zmiennością chemiczną między dwiema czystymi substancjami. (Encyclopædia Britannica, 1998).

Indeks

  • 1 Początki hydroksyloapatytu
  • 2 Synteza chemiczna
  • 3 Właściwości
  • 4 zastosowania
    • 4.1 1- Medycyna
    • 4.2 2- Stomatologia i pielęgnacja jamy ustnej
    • 4.3 3- Archeologia
    • 4.4 4- Inne zastosowania
  • 5 referencji

Pochodzenie hydroksyloapatytu

Minerał ten został nazwany hydroapatytem w 1856 r. Przez Augustina Alexisa Damoura, z greckiego ἀπατάω (apatao), ponieważ często mylono go z innymi minerałami (np. Beryl, Milarite), a także przedrostkiem „hydro-”, co oznacza, że ​​był bogaty w wodzie (jako hydroksyl).

Waldemar Schaller nieznacznie zmienił nazwę na apatyt hydroksylowy w 1912 r., A następnie w 1935 r. Burri, Jakob, Parker i Hugo Strunz wprowadzili słowo hydroksyllapatyt.

Inne nazwy stosowane do tego minerału to: piroclasita, ornitita, monita itp. Wiele „węglanowo-apatytowych” to hydroksyloapatyt, w tym dahilit, kolofan itp. (Mindat.org i Hudson Institute of Mineralogy, 2017).

Do 50% objętości i 70% masy ludzkiej kości jest zmodyfikowaną formą hydroksyloapatytu (znaną jako minerał kostny). Hydroksyloapatyt z niedoborem węglanu wapnia jest głównym minerałem, z którego powstaje szkliwo dentystyczne i zębina.

Kryształy hydroksyloapatytu występują także w małych zwapnieniach (wewnątrz szyszynki i innych strukturach) znanych jako corona arenacea lub „piasek mózgowy” (Miami Center for Cosmetic and Implant Dentistry, S.F.).

Synteza chemiczna

Hydroksyapatyt można syntetyzować kilkoma metodami, takimi jak mokry osad chemiczny, osadzanie biomimetyczne, droga zol-żel (wytrącanie chemiczne metodą mokrą) lub elektroosadzanie.

Zaproponowano (Bouyer, Gitzhofer, & Boulos, 2000), że zawiesinę nanokryształu hydroksyapatytu można wytworzyć metodą mokrej chemicznej precypitacji, stosując następujące równanie reakcji:

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

Kilka badań wykazało, że syntezę hydroksyapatytu za pomocą chemii mokrej można poprawić za pomocą ultradźwięków mocy. Synteza wspomagana ultradźwiękami (synteza sono) hydroksyapatytu jest skuteczną techniką wytwarzania nanostrukturalnego hydroksyapatytu o wysokich standardach jakości.

Droga ultradźwiękowa umożliwia wytwarzanie nanokrystalicznych hydroksyapatytów, a także modyfikowanych cząstek, na przykład nanosfer i żywic kompozytowych.

Właściwości

Hydroksyloapatyt jest minerałem z grupy apatytów o sub-szklistym, żywicznym, woskowym, tłustym lub ziemistym połysku, zwykle białym, żółto-szarym lub zielonym. Formuła jego komórki elementarnej to Ca5(PO4)3(OH), którego masa cząsteczkowa wynosi 502,31 g / mol i ma gęstość między 3,14 a 3,21 g / ml.

Ma heksagonalną strukturę krystaliczną, będącą kryształem klasy dipiramidalnej. Jej twardość wynosi 5 i zamieszkuje ją w postaci tabelarycznych kryształów oraz stalagmitów, guzków i krystalicznych do masywnych grzbietów (dane apatytowe (CaOH) mineralne, S.F.).

Używa

1- Medycyna

Hydroksyloapatyt znajduje się wewnątrz ludzkiego ciała w zębach i kościach. Dlatego jest powszechnie stosowany jako wypełniacz zastępujący amputowaną kość lub jako powłoka sprzyjająca wzrostowi kości w implantach protetycznych.

Wiele nowoczesnych implantów, na przykład protez stawu biodrowego i implantów przewodnictwa kostnego, jest powlekanych hydroksyloapatytem. Sugerowano, że może to sprzyjać osseointegracji (L. Sedel, 1997).

Implanty tytanowe i ze stali nierdzewnej są często pokryte powłokami hydroksyapatytowymi, aby oszukać ciało i zmniejszyć współczynnik odrzucenia implantu.

Hydroksyapatyt można również stosować w przypadkach, gdy występują luki lub ubytki kości. Proces ten odbywa się poprzez proszki, bloki lub kulki materiału, który jest umieszczony w dotkniętych obszarach kości.

Ze względu na swoją bioaktywność stymuluje wzrost kości i przywraca ubytek. Proces ten może być alternatywą dla allogenicznych i ksenogenicznych przeszczepów kostnych. Zazwyczaj skutkuje krótszym czasem gojenia niż obserwowany, gdy nie stosowano hydroksyapatytu.

Zastosowanie zmodyfikowanej hydroksyloapatytu otwiera możliwości przygotowania sztucznych substancji kostnych do implantów i szerokiej gamy leków do leczenia różnych tkanek miękkich i zmian śluzowych u osobnika.

Hydroksyloapatyt jest bardzo skutecznym środkiem dla wielu obszarów augmentacji tkanek miękkich twarzy i wiąże się z wysokim i ugruntowanym profilem bezpieczeństwa.

Hydroksyloapatyt łączy wysoką elastyczność i lepkość ze zdolnością do wywoływania długotrwałego tworzenia kolagenu, co czyni go idealnym środkiem do globalnego podejścia do twarzy (Jani Van Loghem, 2015).

Hydroksyloapatyt ma inne specjalne zastosowanie dla osób zakażonych HIV, które cierpią z powodu lipoatrofii twarzy, znanej również jako wychudzenie twarzy, co jest skutkiem ubocznym leków antyretrowirusowych (American Society of Plastic Surgeons, S.F.).

2- Stomatologia i pielęgnacja jamy ustnej

Kompozycja szkliwa stanowi 97% wagowych nano-hydroksyapatytu i 3% wagowych materiału organicznego i wody. W zębinie nanohydroksyapatyt stanowi 70% wagowych.

Ponieważ nanohydroksyapatyt jest głównym składnikiem szkliwa, daje jasny biały wygląd i eliminuje rozproszone odbijanie światła, zamykając małe pory powierzchni emalii.

Syntetyczny nanohydroksyapatyt naśladuje rozmiar naturalnej hydroksyapatytu lub emalii zębinowej.

Wyniki eksperymentalne pokazują zalety nanohydroksyapatytu w naprawie szkliwa, co doprowadziło do jego włączenia do past do zębów i roztworów do płukania jamy ustnej w celu promowania odbudowy szkliwa lub demineralizowanych powierzchni zębiny przez osadzanie nanocząstek hydroksyapatytu w wady (FLUIDINOVA, SF).

3- Archeologia

W archeologii hydroksyloapatyt ludzkich i zwierzęcych szczątków można analizować w celu odtworzenia dawnej diety, migracji i paleoklimatyzmu. Frakcje mineralne kości i zębów działają jako rezerwuar pierwiastków śladowych, w tym węgla, tlenu i strontu.

Analiza stabilnych izotopów hydroksyloapatytu ludzkiego i fauny może być wykorzystana do wskazania, czy dieta była głównie lądowa lub morska (węgiel, stront), pochodzenie geograficzne i zwyczaje migracyjne zwierzęcia lub człowieka (tlen, stront) i odtworzyć przeszłe temperatury i zmiany klimatyczne (tlen).

Postdeptywna zmiana kości może przyczynić się do degradacji kolagenu kostnego, białka niezbędnego do analizy stabilnych izotopów.

4- Inne zastosowania

Stwierdzono, że filtry powietrza złożone z nanostruktur zawierających hydroksyapatyt były skuteczne w absorpcji i rozkładzie CO, co ostatecznie mogło doprowadzić do jego zastosowania w redukcji zanieczyszczeń samochodowych..

W 2014 r. Zsyntetyzowano związek alginian / nanohydroksyapatyt i przetestowano w terenie jako adsorbent fluorku. Ten biokompozyt usuwa fluorek poprzez mechanizm wymiany jonowej i jest biokompatybilny i biodegradowalny.

Ostatnio opracowano zastosowania katalizy i separacji białek, które z powodzeniem przetestowano przy użyciu nanostrukturalnych fosforanów wapnia, co sugeruje, że wiele innowacyjnych zastosowań tych materiałów ma dopiero nadejść.

Referencje

  1. Amerykańskie Towarzystwo Chirurgów Plastycznych. (S.F.). Wypełniacze skórne: Hydroksyloapatyt wapniowy. Odzyskane z plastiki: plasticsurgery.org.
  2. Dane mineralne apatytu (CaOH). (S.F.). Odzyskany z webmineral: webmineral.com.
  3. Bouyer, E., Gitzhofer, F. i Boulos, M. I. (2000). Badanie morfologiczne zawiesiny nanokrystalicznej hydroksyapatytu. Journal of Materials Science: Materiały w medycynie. 11 (8), 523-531. 
  4. Encyclopædia Britannica. (1998, 20 września). Hydroksyloapatyt. Źródło: Encyclopædia Britannica: britannica.com.
  5. (S.F.). zastosowania i zastosowania właściwości hydroksyapatytu. Odzyskane z fluidinova.pt: fluidinova.pt.
  6. Jani Van Loghem, M. Y. (2015). Hydroksyloapatyt wapniowy. J Clin Aesthet Dermatol. 8 (1):, 38-49. 
  7. Sedel, C. R. (1997). Bioceramics, Tom 10. Paris: Elsevier science.
  8. Miami Center for Cosmetic and Implant Dentistry. (S.F.). Minerał kości i zębów: Hydroksyloapatyt. Odzyskane z miamicosmeticdentalcare: miamicosmeticdentalcare.com.
  9. org i Hudson Institute of Mineralogy. (2017, 20 kwietnia). Hydroksyloapatyt. Pobrane z mindat.org.