Hydroxiapatite

Kami menjelaskan apa itu hidroksilapatit, strukturnya, bagaimana ia disintesis, penggunaannya dan sifat fisik dan kimianya

Hydroxiapatite. Sumber: Rob Lavinsky, irocks.com-cc-by-sa-3.0, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons

Apa itu hidroksiapatit?

Itu Hydroxiapatite Ini adalah mineral kalsium fosfat, yang formulanya kimianya CA₁₀(PO₄)₆(OH)₂. Bersama dengan mineral lain dan bahan organik organik dan dipadatkan, ia membentuk bahan baku yang dikenal sebagai batuan fosfat. Istilah Hydroxi mengacu pada anion oh^-.

Jika alih -alih anion itu adalah fluoride, mineral akan disebut fluoroapatita (CA₁₀(PO₄)₆(F)₂; Demikian juga dengan anion lain (CL^-, Br^-, BERSAMA₃^2-, dll.). Demikian juga, hidroksiapatit adalah komponen anorganik utama dari tulang dan enamel gigi, terutama hadir dalam kristal.

Jadi, ini adalah elemen vital dalam jaringan tulang makhluk hidup. Stabilitasnya yang luar biasa terhadap kalsium fosfat lainnya memungkinkannya untuk mendukung kondisi fisiologis, memberikan tulang -tulang kekerasan karakteristik mereka. Hydroxiapatite tidak sendirian: ia memenuhi fungsinya disertai dengan kolagen, protein berserat dari jaringan konjungtif.

Hydroxyapatite (atau hidroksilapatit) mengandung ion Ca²⁺, Tapi kation lain juga bisa menampung dalam strukturnya (mg²⁺, Na⁺), kotoran yang terlibat dalam proses biokimia tulang lainnya (seperti renovasi mereka).

Struktur hidroksiapatit

Gambar superior menggambarkan struktur kalsium hidroksiapatit. Semua bidang menempati volume setengah dari "laci" heksagonal, di mana setengah lainnya identik dengan yang pertama.

Dalam struktur ini bola hijau sesuai dengan kation²⁺, Sedangkan bidang merah ke atom oksigen, atom oranye hingga fosfor, dan putih ke atom hidrogen OH^-.

Ion fosfat dalam gambar ini memiliki cacat karena tidak menampilkan geometri tetrahedral; Sebaliknya, mereka tampak seperti piramida dasar persegi.

Dapat melayani Anda: keadaan vitreous

OH^- Memberikan kesan bahwa itu terletak jauh dari CA²⁺. Namun, unit kristal dapat terulang di atap yang pertama, sehingga menunjukkan kedekatan yang dekat antara kedua ion. Juga, ion -ion ini dapat digantikan oleh orang lain (NA⁺ dan f^-, Misalnya).

Sintesis hidroksilapatit

Hydroxylapatite dapat disintesis dengan reaksi kalsium hidroksida dengan asam fosfat:

10 CA (OH)₂ + 6 h₃PO₄ => Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ + 18 h₂SALAH SATU

Hydroxiapatita (ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂) diekspresikan oleh dua unit Formula CA₅(PO₄)₃Oh. 

Demikian juga, hidroksiapatit dapat disintesis melalui reaksi berikut:

10 CA (Tidak₃)_2.4H₂O + 6 NH₄H₂PO₄ => Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂  +  20 nh₄TIDAK₃  + 52 h₂SALAH SATU

Kontrol Kecepatan curah hujan memungkinkan reaksi ini menghasilkan nanopartikel hidroksiapatit.

Kristal hidroksiapatit

Ion dipadatkan dan tumbuh untuk membentuk bio -kritis yang kaku dan tahan. Ini digunakan sebagai biomaterial mineralisasi tulang.

Namun, perlu kolagen, dukungan organik yang berfungsi sebagai cetakan pertumbuhannya. Kristal -kristal ini dan proses pembentukannya yang rumit akan tergantung pada tulang (atau gigi).

Kristal -kristal ini tumbuh diresapi dengan bahan organik, dan penerapan teknik mikroskop elektronik merinci mereka di gigi sebagai agregat dengan bentuk batang yang disebut prisma.

Penggunaan hidroksilapatit

Penggunaan medis dan gigi

Karena kesamaan dalam ukurannya, kristalografi dan komposisi dengan jaringan manusia yang keras, nanohydroxyapatite menarik untuk digunakan dalam prostesis. Juga, nanohydroxyapatit adalah biokompatibel, bioaktif dan alami, selain tidak beracun atau radang.

Akibatnya, keramik nanohydroxyapatite memiliki berbagai aplikasi, yang meliputi:

• Dalam operasi tejido tulang digunakan dalam mengisi rongga dalam operasi ortopedi, traumatologis, maksilofasial dan gigi.
• Ini digunakan sebagai lapisan implan ortopedi dan gigi. Ini adalah agen desensitisasi yang digunakan untuk pemutihan gigi. Ia juga digunakan sebagai agen remineralisasi dalam pasta gigi dan perawatan karies awal.
• Implan stainless steel dan titanium sering ditutupi dengan hidroksiapatit untuk mengurangi kecepatan penolakannya.
• Ini adalah alternatif untuk cangkok tulang alogenik dan xenogenik. Waktu penyembuhan lebih pendek di hadapan hidroksiapatit daripada tanpa kehadirannya.
• Nanohidroxyapatite mimetiza sintetis menjadi hidroksiapatit hadir secara alami pada dentin dan apatit enmaltik, sehingga penggunaannya dalam perbaikan enamel dan penggabungan dalam pasta gigi menguntungkan, serta dalam bilas mulut.

Dapat melayani Anda: lithium fluoride: struktur, sifat, mendapatkan, menggunakan

Penggunaan hydroxyapatite lainnya

• Hydroxyapatite digunakan dalam filter udara kendaraan bermotor untuk meningkatkan efisiensinya dalam penyerapan dan dekomposisi karbon monoksida (CO). Ini mengurangi polusi lingkungan.
• Kompleks alginat-hidroksiapatit telah disintesis bahwa uji lapangan telah menunjukkan bahwa ia mampu menyerap fluoride melalui mekanisme pertukaran ion.
• Hydroxiapathite digunakan sebagai media kromatografi untuk protein.  Ini memiliki biaya positif (CA⁺⁺) dan negatif (PO₄^-3), sehingga dapat berinteraksi dengan protein bermuatan listrik dan memungkinkan pemisahan dengan pertukaran ion.
• Hydroxyapatite juga telah digunakan sebagai dukungan untuk asam nukleat elektrofosis. Dimungkinkan untuk memisahkan DNA dari RNA, serta DNA untaian sederhana dari dua untai DNA.

Sifat fisik dan kimia

Hydroxyapatite adalah padatan putih yang dapat memperoleh nada abu -abu, kuning dan kehijauan. Seperti halnya padatan kristal, ini menyajikan titik fusi yang tinggi, menunjukkan interaksi elektrostatik yang kuat; Untuk hidroksiapatit, ini adalah 1100 ºC.

Itu lebih padat dari air, dengan kepadatan 3,05 - 3,15 g/cm³. Selain itu, praktis tidak larut dalam air (0,3 mg/ml), yang disebabkan oleh ion fosfat.

Namun, dalam media asam (seperti dalam HCl) itu larut. Kelarutan ini disebabkan oleh pembentukan CACL₂, Garam air yang sangat larut. Demikian juga, fosfat adalah proton (HPO₄^2- dan H₂PO₄^-) dan berinteraksi ke tingkat yang lebih baik dengan air.

Kelarutan hidroksiapatit asam penting dalam patofisiologi karies. Bakteri dalam rongga oral mengeluarkan asam laktat, produk fermentasi glukosa, yang mengurangi pH permukaan gigi menjadi kurang dari 5, sehingga hidroksiapatit mulai larut.

Dapat melayani Anda: Sublimasi: Konsep, Proses, dan Contoh

Fluoride (f^-) Anda dapat mengganti ion OH^- Dalam struktur kristal. Ketika ini terjadi, ini memberikan resistensi terhadap hidroksiapatit enamel gigi di depan asam.

Mungkin, resistensi ini mungkin disebabkan oleh kekeliruan CAF₂ dibentuk, menolak untuk "meninggalkan" kaca.

Referensi

1. Shiver & Atkins. (2008). Kimia anorganik. (Edisi keempat., P. 349, 627). MC Graw Hill.
2. Fluidinova. (2017). Hydroxylapatite. Diperoleh dari Fluidinova.com
3. Gaiabulbanix. (5 November 2015). Hydroxyapatite. [Angka]. Pulih dari commons.Wikimedia.org
4. Martin.Neitsov. (25 November 2015). Hüdroksüapatiidi Kristallid. [Angka]. Pulih dari commons.Wikimedia.org
5. Wikipedia. (2018). Hydroxylapatite. Diterima dari.Wikipedia.org
6. Fiona Petchey. Tulang. C14dating pulih.com