- بناء
- نتيجة الجمع بين الطريحة والنقيضة
- بلورات هيدروكسيباتيت
- التطبيقات
- الاستخدام الطبي والأسنان
- استخدامات أخرى لهيدروكسيباتيت
- الخصائص الفيزيائية والكيميائية
- المراجع
و هيدروكسيباتيت معدن فوسفات الكالسيوم، الذي هو الكالسيوم الصيغة الكيميائية 10 (PO 4) 6 (OH) 2. إلى جانب المعادن الأخرى وبقايا المواد العضوية المكسرة والمضغوطة ، فإنها تشكل المادة الخام المعروفة باسم صخور الفوسفات. يشير مصطلح هيدروكسي إلى OH - أنيون.
إذا كان بدلاً من هذا الأنيون عبارة عن فلوريد ، فسيطلق على المعدن اسم فلورواباتيت (Ca 10 (PO 4) 6 (F) 2 ؛ وهكذا مع الأنيونات الأخرى (Cl - ، Br - ، CO 3 2– ، إلخ). ، هيدروكسيباتيت هو المكون غير العضوي الرئيسي للعظام ومينا الأسنان ، وهو موجود بشكل أساسي في شكل بلوري.
لذلك ، فهو عنصر حيوي في أنسجة عظام الكائنات الحية. إن ثباته الكبير ضد فوسفات الكالسيوم الأخرى يسمح له بمقاومة الظروف الفيزيولوجية ، مما يمنح العظام صلابتها المميزة. هيدروكسيباتيت ليس وحده: فهو يؤدي وظيفته مصحوبًا بالكولاجين ، وهو بروتين ليفي في الأنسجة الضامة.
يحتوي Hydroxyapatite (أو hydroxylapatite) على أيونات Ca 2+ ، ولكنه يمكن أن يحتوي أيضًا على كاتيونات أخرى (Mg 2+ ، Na +) في بنيته ، وهي شوائب تتدخل في العمليات الكيميائية الحيوية الأخرى في العظام (مثل إعادة تشكيلها).
بناء
توضح الصورة العلوية بنية هيدروكسيباتيت الكالسيوم. تشغل جميع المجالات حجم نصف "درج" سداسي الأضلاع ، حيث يكون النصف الآخر مطابقًا للأول.
في هذا الهيكل ، تتوافق الكرات الخضراء مع كاتيونات Ca 2+ ، بينما تتوافق الكرات الحمراء مع ذرات الأكسجين ، بينما تتوافق الكرات البرتقالية مع ذرات الفوسفور ، بينما تتوافق الكرات البيضاء مع ذرة الهيدروجين في OH -.
تحتوي أيونات الفوسفات في هذه الصورة على عيب يتمثل في عدم إظهار هندسة رباعية السطوح ؛ بدلا من ذلك تبدو مثل الأهرامات بقواعد مربعة.
OH - يعطي انطباعًا بأنه يقع بعيدًا عن Ca 2+. ومع ذلك ، يمكن للوحدة البلورية أن تكرر نفسها على سطح الأول ، وبالتالي تظهر التقارب الوثيق بين كلا الأيونات. وبالمثل ، يمكن استبدال هذه الأيونات بأخرى (Na + و F - على سبيل المثال).
نتيجة الجمع بين الطريحة والنقيضة
يمكن تصنيع هيدروكسيلاباتيت عن طريق تفاعل هيدروكسيد الكالسيوم مع حمض الفوسفوريك:
10 كا (OH) 2 + 6 H 3 PO 4 => كا 10 (PO 4) 6 (OH) 2 + 18 H 2 O
يتم التعبير عن هيدروكسيباتيت (Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2) بوحدتين من الصيغة Ca 5 (PO 4) 3 OH.
وبالمثل ، يمكن تصنيع هيدروكسيباتيت من خلال التفاعل التالي:
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
يسمح التحكم في معدل الترسيب لهذا التفاعل بتوليد جزيئات هيدروكسيباتيت النانوية.
بلورات هيدروكسيباتيت
تتراكم الأيونات وتنمو لتشكل بلورة حيوية قوية وصلبة. يستخدم هذا كمواد حيوية لتمعدن العظام.
ومع ذلك ، فهو يحتاج إلى الكولاجين ، وهو دعم عضوي يعمل كقالب لنموه. تعتمد هذه البلورات وعمليات تكوينها المعقدة على العظم (أو السن).
تنمو هذه البلورات مشربة بالمواد العضوية ، ويفصلها تطبيق تقنيات المجهر الإلكتروني على الأسنان كمجموعات على شكل قضيب تسمى المنشورات.
التطبيقات
الاستخدام الطبي والأسنان
نظرًا لتشابهها في الحجم وعلم البلورات والتكوين مع الأنسجة البشرية الصلبة ، فإن مادة هيدروكسيباتيت النانوية جذابة للاستخدام في الأطراف الصناعية. كما أن نانو هيدروكسي أباتيت متوافق حيوياً ونشط بيولوجيًا وطبيعيًا ، بالإضافة إلى كونه غير سام أو التهابي.
وبالتالي ، فإن سيراميك النانو هيدروكسيباتيت له مجموعة متنوعة من التطبيقات ، بما في ذلك:
- في جراحة أنسجة العظام ، يتم استخدامه لملء التجاويف في جراحات العظام والرضوض والوجه والفكين والأسنان.
- يستخدم كطلاء لزراعة العظام والأسنان. وهو عامل مزيل للحساسية يستخدم بعد تبييض الأسنان. كما أنه يستخدم كعامل إعادة تمعدن في معاجين الأسنان وفي العلاج المبكر للتجاويف.
- غالبًا ما يتم تغليف غرسات الفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم بمادة هيدروكسيباتيت لتقليل معدل رفضها.
- يعتبر بديلاً عن ترقيع العظام الخيفي والجنيني. وقت الشفاء أقصر في وجود هيدروكسيباتيت منه في غيابه.
- يحاكي النانو هيدروكسيباتيت الصناعي هيدروكسيباتيت الموجود بشكل طبيعي في العاج وأباتيت المينا ، مما يجعله مفيدًا للاستخدام في ترميم المينا ودمجها في معاجين الأسنان ، وكذلك في غسولات الفم
استخدامات أخرى لهيدروكسيباتيت
- يستخدم هيدروكسيباتيت في فلاتر هواء السيارات لزيادة كفاءتها في امتصاص وتحلل أول أكسيد الكربون (CO). هذا يقلل من التلوث البيئي.
- تم تصنيع مركب ألجينات-هيدروكسيباتيت حيث أظهرت الاختبارات الميدانية أنه قادر على امتصاص الفلورايد من خلال آلية التبادل الأيوني.
- يستخدم هيدروكسيباتيت كوسيط كروماتوجرافي للبروتينات. لديها الشحنات الموجبة (كا ++) والسلبية التهم (PO 4 -3)، لذلك يمكن أن تتفاعل مع البروتينات المشحونة كهربائيا والسماح انفصالهما عن طريق التبادل الأيوني.
- كما تم استخدام هيدروكسيباتيت كدعم للرحلان الكهربائي للحمض النووي. من الممكن فصل الحمض النووي عن الحمض النووي الريبي ، وكذلك الحمض النووي أحادي السلسلة من الحمض النووي ثنائي الشريطة.
الخصائص الفيزيائية والكيميائية
هيدروكسيباتيت مادة صلبة بيضاء يمكن أن تأخذ درجات اللون الرمادي والأصفر والأخضر. نظرًا لأنه مادة صلبة بلورية ، فإن لها نقاط انصهار عالية ، مما يدل على تفاعلات إلكتروستاتيكية قوية ؛ بالنسبة لهيدروكسيباتيت ، هذا هو 1100 درجة مئوية.
وهو أكثر كثافة من الماء بكثافة 3.05 - 3.15 جم / سم 3. بالإضافة إلى ذلك ، فهو غير قابل للذوبان عمليًا في الماء (0.3 مجم / مل) ، بسبب أيونات الفوسفات.
ومع ذلك ، في الوسط الحمضي (كما في حمض الهيدروكلوريك) قابل للذوبان. ترجع قابلية الذوبان هذه إلى تكوين CaCl 2 ، وهو ملح شديد الذوبان في الماء. وبالمثل ، يتم بروتونات الفوسفات (HPO 4 2 - و H 2 PO 4 -) وتتفاعل بدرجة أفضل مع الماء.
تعتبر قابلية ذوبان هيدروكسيباتيت في الأحماض مهمة في الفيزيولوجيا المرضية للتسوس. تفرز البكتيريا الموجودة في تجويف الفم حمض اللاكتيك ، وهو أحد منتجات تخمير الجلوكوز ، مما يقلل من درجة الحموضة في سطح السن إلى أقل من 5 ، لذلك يبدأ هيدروكسيباتيت في الذوبان.
الفلور (F -) يمكن أن تحل محل OH - الأيونات في التركيب البلوري. عندما يحدث هذا ، فإنه يوفر مقاومة هيدروكسيباتيت لمينا الأسنان ضد الأحماض.
من المحتمل أن تكون هذه المقاومة ناتجة عن عدم قابلية ذوبان CaF 2 المتكونة ، مما يرفض "ترك" البلورة.
المراجع
- رجفة وأتكينز. (2008). الكيمياء غير العضوية. (الطبعة الرابعة ص 349 ، 627). ماك جراو هيل.
- فلويدينوفا. (2017). هيدروكسيلاباتيت. تم الاسترجاع في 19 أبريل 2018 ، من: fluidinova.com
- فيكتوريا م ، غارسيا غاردونيو ، رييس ج. (2006). هيدروكسيباتيت وأهميته في الأنسجة المعدنية واستخداماته الطبية الحيوية. مجلة TIP المتخصصة في العلوم الكيميائية والبيولوجية ، 9 (2): 90-95
- Gaiabulbanix. (5 نوفمبر 2015). هيدروكسيباتيت.. تم الاسترجاع في 19 أبريل 2018 من: commons.wikimedia.org
- مارتن نيتسوف. (2015 ، 25 نوفمبر). Hüdroksüapatiidi kristallid.. تم الاسترجاع في 19 أبريل 2018 من: commons.wikimedia.org
- ويكيبيديا. (2018). هيدروكسيلاباتيت. تم الاسترجاع في 19 أبريل 2018 من: en.wikipedia.org
- فيونا بيتشي. عظم. تم الاسترجاع في 19 أبريل 2018 ، من: c14dating.com