- Kết cấu
- Tổng hợp
- Tinh thể hydroxyapatite
- Các ứng dụng
- Sử dụng y tế và nha khoa
- Các công dụng khác của hydroxyapatite
- Các tính chất vật lý và hóa học
- Người giới thiệu
Các Hydroxyapatite là một khoáng chất calcium phosphate, có công thức hóa học là Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 . Cùng với các khoáng chất khác và phần còn lại của các chất hữu cơ được nghiền và nén chặt, nó tạo thành vật liệu thô được gọi là đá phốt phát. Các hydroxy hạn đề cập đến OH - anion .
Nếu thay vì anion này, nó là florua, thì khoáng chất này sẽ được gọi là floapatit (Ca 10 (PO 4 ) 6 (F) 2 ; và tương tự với các anion khác (Cl - , Br - , CO 3 2– , v.v.)). , hydroxyapatite là thành phần vô cơ chính của xương và men răng, chủ yếu hiện diện ở dạng tinh thể.
Vì vậy, nó là một yếu tố quan trọng trong các mô xương của chúng sinh. Tính ổn định tuyệt vời của nó so với các phốt phát canxi khác cho phép nó chịu được các điều kiện sinh lý, tạo cho xương độ cứng đặc trưng. Hydroxyapatite không đơn độc: nó hoàn thành chức năng của nó cùng với collagen, một loại protein dạng sợi trong các mô liên kết.
Hydroxyapatite (hoặc hydroxylapatite) chứa các ion Ca 2+ , nhưng nó cũng có thể chứa các cation khác (Mg 2+ , Na + ) trong cấu trúc của nó , các tạp chất can thiệp vào các quá trình sinh hóa khác của xương (chẳng hạn như quá trình tái tạo xương).
Kết cấu
Hình ảnh trên cùng 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 với hình đầu tiên.
Trong cấu trúc này, các quả cầu màu xanh lá cây tương ứng với các cation Ca 2+ , trong khi các quả cầu màu đỏ tương ứng với các nguyên tử oxy, các quả cầu màu cam tương ứng với các nguyên tử phốt pho và các quả cầu màu trắng tương ứng với nguyên tử hydro của OH - .
Các ion photphat trong hình ảnh này có khuyết điểm là không thể hiện hình học tứ diện; thay vào đó chúng trông giống như kim tự tháp có đáy là hình vuông.
OH - tạo cảm giác rằng nó nằm xa Ca 2+ . Tuy nhiên, đơn vị tinh thể có thể lặp lại chính nó trên mái của đơn vị đầu tiên, do đó cho thấy sự gần gũi giữa hai ion. Tương tự như vậy, các ion này có thể được thay thế bằng các ion khác ( ví dụ như Na + và F - ).
Tổng hợp
Hydroxylapatite có thể được tổng hợp bằng cách phản ứng canxi hydroxit với axit photphoric:
10 Ca (OH) 2 + 6 H 3 PO 4 => Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 + 18 H 2 O
Hydroxyapatit (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ) được biểu thị bằng hai đơn vị của công thức Ca 5 (PO 4 ) 3 OH.
Tương tự như vậy, hydroxyapatit có thể được tổng hợp thông qua phản ứng sau:
10 Ca (NO 3 ) 2. 4H 2 O + 6 NH 4 H 2 PO 4 => Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 + 20 NH 4 NO 3 + 52 H 2 O
Việc kiểm soát tốc độ kết tủa cho phép phản ứng này tạo ra các hạt nano hydroxyapatite.
Tinh thể hydroxyapatite
Các ion kết tụ và phát triển để tạo thành một tinh thể sinh học cứng và chắc. Chất này được sử dụng làm vật liệu sinh học để khoáng hóa xương.
Tuy nhiên, nó cần collagen, một chất hỗ trợ hữu cơ hoạt động như một khuôn cho sự phát triển của nó. Các 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 ngâm tẩm với chất hữu cơ, và việc áp dụng kỹ thuật kính hiển vi điện tử sẽ chi tiết hóa chúng trên răng như những tập hợp hình que được gọi là lăng kính.
Các ứng dụng
Sử dụng y tế và nha khoa
Do sự tương đồng về kích thước, tinh thể học và thành phần với mô cứng của con người, nanohydroxyapatite rất hấp dẫn để sử dụng trong các bộ phận giả. Ngoài ra, nanohydroxyapatite tương hợp sinh học, hoạt tính sinh học và tự nhiên, ngoài ra không độc hại hoặc gây viêm.
Do đó, gốm nanohydroxyapatite có nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm:
- Trong phẫu thuật mô xương, nó được sử dụng để trám các lỗ sâu răng trong các phẫu thuật chỉnh hình, chấn thương, răng hàm mặt và nha khoa.
- Nó được sử dụng như một lớp phủ cho chỉnh hình và cấy ghép nha khoa. Nó là một chất giải mẫn cảm được sử dụng sau khi làm trắng răng. Nó cũng được sử dụng như một chất tái khoáng trong kem đánh răng và điều trị sớm sâu răng.
- Các mô cấy bằng thép không gỉ và titan thường được phủ hydroxyapatite để giảm tỷ lệ đào thải của chúng.
- Nó là một giải pháp thay thế cho ghép xương allogeneic và xenogeneic. Thời gian chữa lành ngắn hơn khi có mặt hydroxyapatite so với khi không có mặt của nó.
- Nanohydroxyapatite tổng hợp bắt chước hydroxyapatite hiện diện tự nhiên trong ngà răng và apatit men, làm cho nó có lợi khi sử dụng trong việc sửa chữa men răng và kết hợp vào thuốc đánh răng, cũng như trong nước súc miệng
Các công dụng khác của hydroxyapatite
- Hydroxyapatite được sử dụng trong bộ lọc không khí của xe có động cơ để tăng hiệu quả 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 mà các thử nghiệm tại hiện trường đã chỉ ra rằng nó có khả năng hấp thụ florua thông qua cơ chế trao đổi ion.
- Hydroxyapatite được dùng làm môi trường sắc ký cho protein. Nó có điện tích dương (Ca ++ ) và điện tích âm (PO 4 -3 ), vì vậy nó có thể tương tác với các protein tích điện và cho phép phân tách chúng bằng cách trao đổi ion.
- Hydroxyapatite cũng đã được sử dụng làm chất hỗ trợ cho quá trình điện di axit nucleic. Có thể tách DNA khỏi RNA, cũng như DNA sợi đơn từ DNA hai sợi.
Các tính chất vật lý và hóa học
Hydroxyapatite là một chất rắn màu trắng có thể có tông màu xám, vàng và xanh lục. Vì nó là một chất rắn kết tinh, nó có điểm nóng chảy cao, cho thấy tương tác tĩnh điện mạnh; đối với hydroxyapatite, đây là 1100ºC.
Nó đặc hơn nước, với tỷ trọng 3,05 - 3,15 g / cm 3 . 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 có thể hòa tan. Sự hòa tan này là do sự hình thành của CaCl 2 , một muối hòa tan nhiều trong nước. Tương tự như vậy, photphat được proton hóa (HPO 4 2– và H 2 PO 4 - ) và tương tác với nước ở mức độ tốt hơn.
Khả năng hòa tan của hydroxyapatite trong axit rất quan trọng trong sinh lý bệnh của sâu răng. Vi khuẩn trong khoang miệng tiết ra axit lactic, một 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.
Flo (F - ) có thể thay thế ion OH - trong cấu trúc tinh thể. Khi điều này xảy ra, nó cung cấp khả năng chống lại axit hydroxyapatite của men răng.
Có thể, sự kháng cự này có thể là do CaF 2 không hòa tan được hình thành, không chịu "rời" tinh thể.
Người giới thiệu
- Rùng mình & Atkins. (2008). Hóa học vô cơ. (Xuất bản lần thứ tư, trang 349, 627). Đồi Mc Graw.
- Fluidinova. (2017). Hydroxylapatite. Được lấy vào ngày 19 tháng 4 năm 2018, từ: liquidinova.com
- Victoria M., García Garduño, Reyes J. (2006). Hydroxyapatite, tầm quan trọng của nó trong các mô khoáng hóa và ứng dụng y sinh của nó. TIP Tạp chí Chuyên ngành về Khoa học Hóa học-Sinh học, 9 (2): 90-95
- Gaiabulbanix. (Ngày 5 tháng 11 năm 2015). Hydroxyapatit. . Truy cập ngày 19 tháng 4 năm 2018, từ: commons.wikimedia.org
- Martin Neitsov. (2015, ngày 25 tháng 11). Hüdroksüapatiidi kristallid. . Truy cập ngày 19 tháng 4 năm 2018, từ: commons.wikimedia.org
- Wikipedia. (2018). Hydroxylapatite. Truy cập ngày 19 tháng 4 năm 2018, từ: en.wikipedia.org
- Fiona Petchey. Khúc xương. Được lấy vào ngày 19 tháng 4 năm 2018, từ: c14dating.com