Hydroxylapatitový vzorec, vlastnosti a použitia



hydroxylapatit, tiež známy ako hydroxyapatit alebo hydroxylapatit vápenatý, je minerálny fosfát, fosforečnan vápenatý, ktorého vzorec je [Ca5 (PO4)3OH], ktorý tvorí sklovité a sklovité hmoty, často zelené.

Má zriedkavo čistú povahu, ale často sa zmieša s fluorapatitom, v ktorom fluór nahradzuje hydroxylovú skupinu (OH) v molekule. Táto zmes, nazývaná séria tuhých roztokov, je kontinuálnou chemickou variáciou medzi dvomi čistými látkami. (Encyclopædia Britannica, 1998).

index

  • 1 Pôvody hydroxylapatitu
  • 2 Chemická syntéza
  • 3 Vlastnosti
  • 4 Použitie
    • 4.1 1- Lekárstvo
    • 4.2. Stomatológia a starostlivosť o ústnu dutinu
    • 4.3 3 - Archeológia
    • 4.4 4- Iné použitia
  • 5 Referencie

Pôvody hydroxylapatitu

Tento minerál bol nazývaný hydro-apatit v roku 1856 Augustin Alexis Damour, z gréckeho ἀπατάω (apatao), ako to bolo často zamenené s inými minerálmi (napr. Beryl, Milarite), plus predpona "hydro-" na označenie, že to bolo bohaté vo vode (ako hydroxy).

Waldemar Schaller mierne zmenil názov na hydroxylový apatit v roku 1912 a následne slovo hydroxylupatit zaviedli Burri, Jakob, Parker a Hugo Strunz v roku 1935.

Ďalšie názvy, ktoré sa na tento minerál vzťahujú, sú: piroclasita, ornitita, monita atď. Mnoho "karbonát-apatit" je hydroxylapatit, vrátane niektorých dahilitov, kolofanov atď. (Mindat.org a Hudson Institute of Mineralogy, 2017).

Až 50% obj. A 70% hmot. Ľudskej kosti je modifikovaná forma hydroxylapatitu (známeho ako kostný minerál). Hydroxylapatit s nedostatkom uhličitanu vápenatého je hlavným minerálom, z ktorého sa skladá zubná sklovina a dentín.

Kryštály hydroxylapatitu sa nachádzajú aj v malých kalcifikáciách (vo vnútri epifýzy a iných štruktúrach) známych ako korónová arenacea alebo "cerebrálny piesok" (Miami Center for Cosmetic and Implant Dentistry, S.F.).

Chemická syntéza

Hydroxyapatit môže byť syntetizovaný niekoľkými spôsobmi, ako je mokré chemické ukladanie, biomimetická depozícia, cesta sol-gel (chemické zrážanie mokrým procesom) alebo elektrolytické nanášanie..

Bolo navrhnuté (Bouyer, Gitzhofer, & Boulos, 2000), že suspenzia hydroxyapatitových nanokryštálov môže byť pripravená mokrou chemickou zrážacou reakciou podľa nasledujúcej reakčnej rovnice:

10Ca (OH)2 + 6H3PO4 → Ca10(PO 4)6(OH)2 + 18H2O

Niekoľko štúdií preukázalo, že syntézu hydroxyapatitu prostredníctvom chemickej úpravy za mokra možno zlepšiť pomocou ultrazvuku. Ultrazvuková asistovaná syntéza (sono-syntéza) hydroxyapatitu je úspešná technika na výrobu nanostruktúrovaného hydroxyapatitu s vysokými štandardmi kvality.

Ultrazvuková cesta umožňuje produkovať nanokryštalický hydroxyapatit, ako aj modifikované častice, napríklad nanosféry a kompozitné živice..

vlastnosti

Hydroxylapatit je minerál zo skupiny apatitov so sub-sklovitým, živicovým, voskovým, mastným alebo zemitým leskom, obyčajne bielym, žlto-sivým alebo zeleným. Vzorec jeho jednotkovej bunky je Ca5(PO4)3(OH), ktorého molekulová hmotnosť je 502,31 g / mol a má hustotu medzi 3,14 a 3,21 g / ml.

Má hexagonálnu kryštalickú štruktúru, ktorá je kryštálom dipyramidálnej triedy. Jeho tvrdosť je 5 a obývajú sa ako tabuľkové kryštály a ako stalagmity, uzliny a kryštalické až masívne hrebene (Apatite- (CaOH) Mineral Data, S.F.).

aplikácie

1. Lekárstvo

Hydroxylapatit sa nachádza vo vnútri ľudského tela v zuboch a kostiach. Preto sa bežne používa ako plnivo na nahradenie amputovanej kosti alebo ako povlak na podporu rastu kostí v protetických implantátoch..

Mnohé moderné implantáty, napríklad náhrady bedrového kĺbu a implantáty na vedenie kostí, sú potiahnuté hydroxylapatitom. Navrhlo sa, že to môže podporovať osseointegráciu (L. Sedel, 1997)..

Implantáty z titánu a nehrdzavejúcej ocele sú často potiahnuté hydroxyapatitovými povlakmi, aby sa telo vtlačilo do tela a znížila sa miera odmietnutia implantátu.

Hydroxyapatit sa môže použiť aj v prípadoch, keď sa vyskytujú dutiny alebo kostné defekty. Tento proces sa uskutočňuje pomocou práškov, blokov alebo guľôčok materiálu, ktorý je umiestnený v postihnutých oblastiach kosti.

Vďaka svojej bioaktivite stimuluje rast kostí a obnovuje defekt. Tento spôsob môže byť alternatívou k alogénnym a xenogénnym kostným štepom. Zvyčajne dochádza k kratším časom hojenia, ako sú časy pozorované pri použití hydroxyapatitu.

Aplikácia modifikovaného hydroxylapatitu otvára možnosti na prípravu umelých kostných látok pre implantáty a širokú škálu liekov na liečenie rôznych mäkkých tkanív a slizničných lézií jedinca..

Hydroxylapatit je veľmi účinným činidlom pre mnohé oblasti zväčšovania tváre mäkkých tkanív a je spojený s vysokým a dobre zavedeným bezpečnostným profilom..

Hydroxylapatit kombinuje vysokú elasticitu a viskozitu so schopnosťou vyvolať dlhodobú tvorbu kolagénu, čo z neho robí ideálny prostriedok pre globálny prístup k tvári (Jani Van Loghem, 2015).

Hydroxylapatit má ďalšie špeciálne použitie pre HIV pozitívnych ľudí, ktorí trpia lipoatrofiou tváre, tiež známou ako vyhladenie tváre, čo je vedľajší účinok antiretrovírusových liekov (American Society of Plastic Surgeons, S.F.).

2. Stomatológia a starostlivosť o ústnu dutinu

Kompozícia smaltu je 97% hmotn. Nano-hydroxyapatitu a 3% hmotn. Organického materiálu a vody. V dentíne predstavuje nano-hydroxyapatit 70% hmotn.

Keďže nano-hydroxyapatit je hlavnou zložkou skloviny, poskytuje jasný biely vzhľad a eliminuje difúznu odrazivosť svetla uzavretím malých pórov povrchu smaltu..

Syntetický nano-hydroxyapatit napodobňuje veľkosť prírodného dentínu hydroxyapatitu alebo skloviny apatitu.

Experimentálne výsledky demonštrujú výhody nano-hydroxyapatitu pri oprave smaltu, čo viedlo k jeho včleneniu do zubných pást a roztokov ústnej vody na podporu obnovenia povrchov skloviny alebo demineralizovaných dentínových povrchov nanesením nanočastíc hydroxyapatitu do chyby (FLUIDINOVA, SF).

3 - Archeológia

V archeológii je možné analyzovať hydroxylapatit ľudských a zvieracích pozostatkov, aby sa zrekonštruovala stará diéta, migrácia a paleoklimatika. Minerálne frakcie kostí a zubov pôsobia ako rezervoár stopových prvkov, vrátane uhlíka, kyslíka a stroncia.

Analýza stabilných izotopov ľudského a faunálneho hydroxylapatitu sa môže použiť na označenie, či diéta bola prevažne suchozemská alebo morská (uhlík, stroncium), zemepisný pôvod a migračné návyky zvieraťa alebo človeka (kyslík, stroncium) a rekonštruovať minulé teploty a klimatické zmeny (kyslík).

Post-depozičná zmena kosti môže prispieť k degradácii kostného kolagénu, čo je proteín nevyhnutný na analýzu stabilných izotopov..

4- Iné použitia

Zistilo sa, že vzduchové filtre zložené z nanostruktúr obsahujúcich hydroxyapatit boli účinné pri absorpcii a rozklade CO, čo by mohlo viesť k jeho použitiu pri redukcii znečisťujúcich látok z automobilových výfukových plynov..

V roku 2014 sa syntetizovala alginátová / nano-hydroxyapatitová zlúčenina a testovala sa na poli ako adsorbent pre fluorid. Tento biokompozit odstránil fluorid prostredníctvom mechanizmu výmeny iónov a je biokompatibilný a biologicky odbúrateľný.

Nedávno boli vyvinuté a úspešne testované aplikácie v katalýze a separácii proteínov s použitím nanostruktúrovaných fosforečnanov vápenatých, čo svedčí o tom, že mnohé inovatívne aplikácie pre tieto materiály ešte len prídu..

referencie

  1. Americká spoločnosť plastických chirurgov. (S.F.). Dermálne výplne: Hydroxylapatit vápenatý. Získané z plastickej chirurgie: plasticurgery.org.
  2. Apatit- (CaOH) minerálne údaje. (S.F.). Obnovené z webmineral: webmineral.com.
  3. Bouyer, E., Gitzhofer, F., & Boulos, M. I. (2000). Morfologická štúdia suspenzie hydroxyapatitových nanokryštálov. Journal of Materials Science: Materiály v medicíne. 11 (8), 523-531. 
  4. Encyclopædia Britannica. (1998, 20. septembra). Hydroxylapatit. Zdroj: Encyclopædia Britannica: britannica.com.
  5. (S.F.). použitie hydroxyapatitových vlastností a aplikácií. Získané z fluidinova.pt: fluidinova.pt.
  6. Jani Van Loghem, M. Y. (2015). Hydroxylapatit vápenatý. J Clin Aesthet Dermatol. 8 (1) :, 38-49. 
  7. Sedel, C. R. (1997). Bioceramics, zväzok 10. Paris: Elsevier science.
  8. Centrum pre kozmetiku a implantáciu v Miami. (S.F.). Minerál kosti a zubov: hydroxylapatit. Obnovené z miamicosmeticdentalcare: miamicosmeticdentalcare.com.
  9. org a Mineralogický inštitút Hudson. (2017, 20. apríl). Hydroxylapatit. Zdroj: mindat.org.