Struktur, Sintesis, Kristal dan Kegunaan Hydroxyapatite

The hydroxyapatite adalah mineral kalsium fosfat, yang formula kimianya adalah Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂. Bersama-sama dengan bahan-bahan galian dan organik lain yang masih hancur dan dipadatkan, ia membentuk bahan mentah yang dikenali sebagai batu fosfat. Istilah hidroksi merujuk kepada anion OH^-.

Jika bukan anion itu fluorida, mineral itu akan dipanggil fluoroapatite (Ca₁₀(PO₄)₆(F)₂; dan dengan anion lain (Cl^-, Br^-, CO₃^2-, dll.). Begitu juga, hydroxyapatite adalah komponen utama bukan organik tulang dan enamel gigi, yang kebanyakannya terdapat dalam bentuk kristal.

Kemudian, ia adalah elemen penting dalam tisu tulang makhluk hidup. Kestabilan yang hebat terhadap fosfat kalsium lain membolehkannya untuk menahan keadaan fisiologi, memberikan tulang kekakuan ciri mereka. Hydroxyapatite tidak bersendirian: ia memenuhi fungsinya yang disertai oleh kolagen, protein berserabut tisu penghubung.

Hydroxyapatite (atau hydroxylapatite) mengandungi ion Ca²⁺, tetapi ia juga boleh mengandungi kation lain dalam strukturnya (Mg²⁺, Na⁺), kekotoran yang campur tangan dalam proses biokimia lain tulang (seperti pembentukan semula).

Indeks

• 1 Struktur
• 2 Ringkasan
• 3 hidroksiapatit kristal
• 4 Kegunaan
  • 4.1 Penggunaan perubatan dan pergigian
  • 4.2 Penggunaan hidroksiapatit lain
• 5 Sifat fizikal dan kimia
• 6 Rujukan

Struktur

Imej atas menggambarkan struktur kalsium hidroksiapatit. Semua sfera menduduki jumlah separuh daripada "laci" heksagon, di mana separuh lagi sama dengan yang pertama.

Dalam struktur ini, bola hijau sesuai dengan kation Ca²⁺, manakala sfera merah ke atom oksigen, sfera oren kepada atom fosforus, dan sfera putih ke atom hidrogen OH^-.

Ion fosfat dalam imej ini mempunyai kecacatan tidak memaparkan geometri tetrahedral; Sebaliknya, mereka kelihatan seperti piramid berasaskan persegi.

The OH^- memberi kesan bahawa ia terletak jauh dari Ca²⁺. Walau bagaimanapun, unit kristal boleh mengulangi sendiri pada bumbung yang pertama, dengan itu menunjukkan kedekatan antara kedua-dua ion. Juga, ion-ion ini boleh digantikan oleh orang lain (Na⁺ dan F^-, contohnya).

Sintesis

Hydroxylapatite boleh disintesis oleh tindak balas kalsium hidroksida dengan asid fosforik:

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

Hydroxyapatite (Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂) dinyatakan oleh dua unit formula Ca₅(PO₄)₃OH. 

Begitu juga, hidroksiapatit dapat disintesis melalui reaksi berikut:

10 Ca (NO₃)_2.4H₂O + 6 NH₄H₂PO₄ => Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂  +  20 NH₄TIDAK₃  + 52 H₂O

Mengendalikan kelajuan pemendakan membolehkan reaksi ini menghasilkan nanopartikel hidroksiapatit.

Kristal hidroksiapatit

Ion dipadatkan dan berkembang menjadi biocrystal yang tegar dan tahan. Ini digunakan sebagai biomaterial mineralisasi tulang.

Walau bagaimanapun, ia memerlukan kolagen, sokongan organik yang berfungsi sebagai acuan untuk pertumbuhannya. Kristal-kristal ini dan proses pembentukannya yang rumit akan bergantung pada tulang (atau gigi).

Ini kristal berkembang diselitkan dengan bahan organik, dan penggunaan teknik mikroskopi elektron yang diperincikan dalam gigi sebagai agregat bentuk rod dipanggil prisma.

Kegunaan

Penggunaan perubatan dan pergigian

Oleh kerana kesamaan saiznya, kristalografi dan komposisi dengan tisu manusia yang keras, nanohydroxyapatite menarik untuk digunakan dalam prostesis. Juga, nanohydroxyapatite adalah biokompatibel, bioaktif dan semula jadi, sebagai tambahan tidak menjadi toksik atau radang.

Oleh itu, seramik nanohydroxyapatite mempunyai pelbagai aplikasi, yang termasuk:

- Dalam pembedahan tisu tulang ia digunakan untuk mengisi rongga dalam ortopedik, traumatologi, pembedahan maxillofacial dan pergigian.

- Ia digunakan sebagai salutan untuk implan ortopedik dan pergigian. Ia adalah agen desensitizing yang digunakan selepas pemutihan gigi. Ia juga digunakan sebagai agen penggilap dalam ubat gigi dan dalam rawatan awal karies..

- Keluli tahan karat dan implan titanium sering disalut dengan hydroxyapatite untuk mengurangkan kadar penolakan mereka.

- Ia adalah alternatif kepada kraftangan tulang allogenic dan xenogenic. Waktu penyembuhan adalah lebih pendek di hadapan hidroksiapatit daripada ketiadaannya.

- Sintetik meniru nanohidroxiapatita hydroxyapatite secara semula jadi dalam dentin dan esmáltica yang apatite, yang berfaedah untuk digunakan dalam pembaikan enamel dan penggabungan dalam ubat gigi dan ubat kumur dalam

Penggunaan lain hidroksiapatit

- Hydroxyapatite digunakan dalam penapis udara kenderaan bermotor untuk meningkatkan kecekapan ini dalam penyerapan dan penguraian karbon monoksida (CO). Ini mengurangkan pencemaran alam sekitar.

- Kompleks alginat-hidroksiapatit telah disintesis bahawa ujian lapangan menunjukkan bahawa ia mampu menyerap fluorin melalui mekanisme pertukaran ion.

- Hydroxyapatite digunakan sebagai medium kromatografi untuk protein. Ini memberi caj positif (Ca⁺⁺) dan negatif (PO₄^-3), jadi ia boleh berinteraksi dengan protein yang dikenakan elektrik dan membenarkan pemisahan mereka dengan pertukaran ion.

- Hydroxyapatite juga telah digunakan sebagai sokongan untuk elektroforesis asid nukleik. Mengasingkan DNA dari RNA, serta DNA dari satu helai DNA dua terkandas.

Sifat fizikal dan kimia

Hydroxyapatite adalah pepejal putih yang boleh memperoleh nada kelabu, kuning dan hijau. Kerana ia adalah pepejal kristal, ia mempunyai titik lebur yang tinggi, menunjukkan interaksi elektrostatik yang kuat; untuk hydroxyapatite, ini adalah 1100ºC.

Ia lebih padat daripada air, dengan ketumpatan 3.05 - 3.15 g / cm³. Di samping itu, ia tidak boleh larut dalam air (0.3 mg / mL), yang disebabkan oleh ion fosfat.

Walau bagaimanapun, dalam media berasid (seperti dalam HCl) ia larut. Keterlarutan ini disebabkan oleh pembentukan CaCl₂, garam sangat larut dalam air. Juga, fosfat protonated (HPO)₄^2- dan H₂PO₄^-) dan berinteraksi dengan lebih baik dengan air.

kelarutan Hydroxyapatite dalam asid adalah penting dalam pathophysiology karies. Bakteria dalam mulut merembeskan laktik produk penapaian asid glukosa yang merendahkan pH permukaan gigi dalam 5, jadi hydroxyapatite bermula untuk membubarkan.

Fluorida (F^-) boleh menggantikan ion OH^- dalam struktur kristal. Apabila ini berlaku, ia menyumbang kepada hidroksiapatit enamel gigi terhadap asid.

Mungkin, rintangan ini mungkin disebabkan oleh ketidaksuburan CaF₂ terbentuk, enggan "meninggalkan" kristal.

Rujukan

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia anorganik (Keempat ed., Halaman 349, 627). Mc Graw Hill.
2. Fluidinova. (2017). Hydroxylapatite. Diambil pada 19 April, 2018, dari: fluidinova.com
3. Victoria M., García Garduño, Reyes J. (2006). Hydroxyapatite, kepentingannya dalam tisu mineral dan aplikasi bioperubatannya. TIP Specialized Journal dalam Kimia-Sains Biologi, 9 (2): 90-95
4. Gaiabulbanix. (November 05, 2015). Hydroxyapatite. [Rajah] Diperoleh pada 19 April 2018, dari: commons.wikimedia.org
5. Martin.Neitsov. (25 November 2015). Hüdroksüapatiidi kristallid. [Rajah] Diperoleh pada 19 April 2018, dari: commons.wikimedia.org
6. Wikipedia. (2018). Hydroxylapatite. Diperoleh pada 19 April, 2018, dari: en.wikipedia.org
7. Fiona Petchey. Tulang. Diperoleh pada 19 April, 2018, dari: c14dating.com