Хидроксилапатитна формула, свойства и приложения



на хидроксиапатит, известен също като хидроксиапатит или калциев хидроксилапатит, е минерален фосфат, калциев хидроксид фосфат, чиято формула е [Ca]5 (PO4)3OH], който образува стъклени и стъклени маси, често зелени.

Той рядко е чист по природа, но често се смесва с флуорапатит, в който флуорът замества хидроксилната група (ОН) в молекулата. Тази смес, наречена серия твърди разтвори, е непрекъсната химическа промяна между двете чисти вещества. (Енциклопедия Британика, 1998).

индекс

  • 1 Произход на хидроксилапатита
  • 2 Химичен синтез
  • 3 Свойства
  • 4 Използване
    • 4.1 1- Медицина
    • 4.2 2- Зъболечение и грижи за устната кухина
    • 4.3 3- Археология
    • 4.4 4 - Други приложения
  • 5 Препратки

Произход на хидроксилапатита

Този минерал се нарича хидроапатит през 1856 г. от Августин Алексис Дамур, от гръцкия ἀπατάω (апатао), тъй като често се бърка с други минерали (напр. Берил, Миларит), плюс префикса „хидро-“ за обозначаване, че е богат във вода (като хидроксил).

Waldemar Schaller леко промени името на хидроксил апатит през 1912 г., а след това думата hydroxyllapatite е въведена от Burri, Jakob, Parker и Hugo Strunz през 1935 г..

Други имена, които се прилагат към този минерал, включват: пироклазита, орнитита, монита и др. Много "карбонатно-апатит" е хидроксилапатит, включително някои дахилит, колофан и т.н. (mindat.org и Института по минералогия Hudson, 2017).

До 50% от обема и 70% от теглото на човешката кост е модифицирана форма на хидроксилапатит (известна като костен минерал). Хидроксилапатитът с недостиг на калциев карбонат е основният минерал, от който са съставени зъбните емайли и дентини.

Кристалите на хидроксилапатита се откриват също в малки калцификации (вътре в епифизната жлеза и други структури), известни като corona arenacea или "церебрален пясък" (Център за козметични и имплантиращи стоматологии в Маями)..

Химичен синтез

Хидроксиапатитът може да бъде синтезиран чрез няколко метода, такива като мокро химично отлагане, биомиметично отлагане, зол-гел път (химично утаяване чрез мокър процес) или електроопределяне.

Предложено е (Bouyer, Gitzhofer, & Boulos, 2000), че хидроксиапатитната нанокристална суспензия може да бъде получена чрез реакция на мокро химично утаяване, следвайки следното уравнение на реакцията:

10Ca (OH)2 + 6Н3PO4 → Са10(РО4)6(ОН)2 + 18H2О

Няколко проучвания показват, че синтезът на хидроксиапатит чрез мокра химия може да бъде подобрен чрез ултразвук с мощност. Ултразвуковият асистиран синтез (соно-синтез) на хидроксиапатит е успешна техника за производство на наноструктуриран хидроксиапатит с високи стандарти за качество..

Ултразвуковият път позволява да се произвеждат нанокристален хидроксиапатит, както и модифицирани частици, например наносфери и композитни смоли..

свойства

Хидроксилапатитът е минерал от групата на апатитите със суб-стъклен, смолист, восъчен, мастен или земен блясък, обикновено бял, жълто-сив или зелен. Формулата на нейната единична клетка е Ca5(PO4)3(ОН), чиято молекулна маса е 502.31 g / mol и има плътност между 3.14 и 3.21 g / ml.

Той има хексагонална кристална структура, която е кристал от дипирамидален клас. Твърдостта му е 5 и обитава като таблични кристали и като сталагмити, нодули и кристални до масивни хребети (Апатит (CaOH) Mineral Data, S.F.).

приложения

1- Медицина

Хидроксилапатитът се намира в човешкото тяло в зъбите и костите. Затова обикновено се използва като пълнител, за да замени ампутираната кост или като покритие за насърчаване на растежа на костите в протезните импланти..

Много модерни импланти, например хипсови заместители и импланти на костна проводимост, са покрити с хидроксилапатит. Предполага се, че това може да стимулира остеоинтеграцията (L. Sedel, 1997).

Титанови и неръждаеми импланти често се покриват с хидроксиапатитни покрития, за да подвеждат тялото и да намалят степента на отхвърляне на импланта..

Хидроксиапатитът може да се използва и в случаите, когато има кухини или костни дефекти. Този процес се осъществява чрез прахове, блокове или перли на материала, който се поставя в засегнатите области на костта.

Поради своята биологична активност, той стимулира растежа на костите и възстановява дефекта. Този процес може да бъде алтернатива на алогенните и ксеногенни костни присадки. Обикновено се получават по-къси времена на оздравяване от наблюдаваните, ако хидроксиапатитът не се използва.

Прилагането на модифициран хидроксилапатит отваря възможности за приготвяне на изкуствени костни субстанции за импланти и голямо разнообразие от лекарства за лечение на различни меки тъкани и мукозни лезии на индивида..

Хидроксилапатитът е много ефективен агент за много области на увеличаване на меките тъкани на лицето и е свързан с висок и добре установен профил на безопасност..

Хидроксилапатитът съчетава висока еластичност и вискозитет с способност да индуцира дългосрочно образуване на колаген, което го прави идеален агент за глобален лицеви подход (Jani Van Loghem, 2015).

Хидроксилапатитът има друга специална употреба за ХИВ-позитивни хора, които страдат от липоатрофия на лицето, известна също като лицево изтръпване, което е страничен ефект на антиретровирусни лекарства (Американското дружество на пластичните хирурзи, S.F.).

2 - стоматология и грижи за устната кухина

Съставът на емайла е 97 тегл.% Нано-хидроксиапатит и 3 тегл.% Органичен материал и вода. В дентина, нано-хидроксиапатитът представлява 70% тегловни.

Тъй като нано-хидроксиапатитът е основният компонент на емайла, той дава ярък бял външен вид и елиминира дифузната отразяваща светлина чрез затваряне на малките пори на емайловата повърхност.

Синтетичният нано-хидроксиапатит имитира размера на естествения хидроксиапатит на дентина или емайловия апатит.

Експерименталните резултати демонстрират предимствата на нано-хидроксиапатита при възстановяването на емайла, което е довело до включването му в пасти за зъби и решения за промиване на уста, за да се подпомогне възстановяването на емайловите или деминерализирани повърхности на дентина чрез депозиране на наночастици хидроксиапатит дефекти (FLUIDINOVA, SF).

3 - Археология

В археологията хидроксилапатитът от човешки и животински останки може да бъде анализиран, за да се възстановят стари диети, миграции и палеоклиматики. Минералните фракции на костите и зъбите действат като резервоар на микроелементи, включително въглерод, кислород и стронций.

Анализът на стабилните изотопи на човешки и фаунистичен хидроксилапатит може да се използва, за да се посочи дали диетата е предимно сухоземна или морска (въглерод, стронций), географския произход и миграционните навици на животно или човек (кислород, стронций) и възстановяване на минали температури и климатични промени (кислород).

Постдепитационната промяна на костта може да допринесе за разграждането на костния колаген, протеинът, необходим за анализа на стабилни изотопи..

4- Други приложения

Установено е, че въздушните филтри, съставени от наноструктури, съдържащи хидроксиапатит, са ефективни при абсорбцията и разлагането на СО, което в крайна сметка може да доведе до използването му за намаляване на замърсителите на автомобилните изгорели газове..

През 2014 г. е синтезирано и тествано алгинат / нано-хидроксиапатитно съединение в областта като адсорбент за флуорид. Този биокомпозит отстранява флуорида чрез йонообменен механизъм и е биосъвместим и биоразградим.

Напоследък са разработени и успешно тествани приложения в катализа и разделянето на протеини с помощта на наноструктурирани калциеви фосфати, което предполага, че много иновативни приложения за тези материали предстои.

препратки

  1. Американското общество на пластичните хирурзи. (S.F.). Кожни пълнители: Калциев хидроксилапатит. Възстановен от пластмасовата хирургия: plasticsurgery.org.
  2. Минерални данни за апатит (CaOH). (S.F.). Възстановен от webmineral: webmineral.com.
  3. Bouyer, E., Gitzhofer, F., & Boulos, М. I. (2000). Морфологично изследване на нанокристална суспензия на хидроксиапатит. Вестник на материалознанието: материали в медицината. 11 (8), 523-531. 
  4. Енциклопедия Британика. (1998, 20 септември). Хидроксиапатит. Взето от Encyclopædia Britannica: britannica.com.
  5. (S.F.). хидроксиапатитни свойства и приложения. Възстановен от fluidinova.pt: fluidinova.pt.
  6. Jani Van Loghem, M. Y. (2015). Калциев хидроксилапатит. J Clin Aesthet Dermatol. 8 (1): 38-49. 
  7. Sedel, С. R. (1997). Биокерамика, том 10. Париж: Елзивиева наука.
  8. Център за козметична и имплантирана стоматология в Маями. (S.F.). Минерал на костите и зъбите: хидроксилапатит. Възстановен от miamicosmeticdentalcare: miamicosmeticdentalcare.com.
  9. орг и Института по минералогия на Хъдсън. (2017, 20 април). Хидроксиапатит. Изтеглено от mindat.org.