Формула гідроксилапатиту, властивості та застосування



The гідроксилапатит, також відомий як гідроксиапатит або гідроксилапатит кальцію, являє собою мінеральний фосфат, фосфат гідроксиду кальцію, формула якого є [Ca]5 (PO4)3OH], який утворює склоподібні і склоподібні маси, часто зелені.

Він рідко чистий за природою, але часто змішується з фторапатитом, в якому фтор замінює гідроксильну групу (OH) в молекулі. Ця суміш, звана серією твердого розчину, являє собою безперервну хімічну варіацію між двома чистими речовинами. (Енциклопедія Британіка, 1998).

Індекс

  • 1 Витоки гідроксилапатиту
  • 2 Хімічний синтез
  • 3 Властивості
  • 4 Використання
    • 4.1 1- Медицина
    • 4.2 2- Стоматологія та догляд за порожниною рота
    • 4.3 3- Археологія
    • 4.4 - Інші види використання
  • 5 Посилання

Витоки гідроксилапатиту

Цей мінерал отримав назву гідроапатиту в 1856 році Августином Олексієм Дамуром, з грецького ἀπατάω (апатао), оскільки його часто плутали з іншими мінералами (наприклад, Беріл, Міларит), а префікс "гідро-” означав, що він був багатий у воді (як гідроксил).

Вальдемар Шаллер дещо змінив назву на гідроксил апатит у 1912 році, а згодом слово «гідроксилапатит» було введено в 1935 році Буррі, Якобом, Паркером і Уго Струнцем..

Інші назви, що застосовуються до цього мінералу, включають: піроклазиту, орнітіту, моніту тощо. Багато "карбонатно-апатитових" є гідроксилапатитом, включаючи деякі дагіліти, колофани і т.д. (mindat.org і Інститут мінералогії Гудзона, 2017).

До 50% за обсягом і 70% по масі людської кістки є модифікованою формою гідроксилапатиту (відомого як кістковий мінерал). Гідроксилапатит, дефіцит карбонату кальцію, є основним мінералом, з якого складаються зубні емалі і дентин.

Кристали гідроксилапатиту виявляються також у невеликих кальцифікатах (всередині шишкоподібної залози та інших структур), відомих як corona arenacea або "церебральний пісок" (Miami Center for Cosmetic and Implant Dentistry, S.F.).

Хімічний синтез

Гідроксиапатит може бути синтезований декількома методами, такими як мокрий хімічний осад, біоміметичне осадження, золь-гелевий шлях (хімічне осадження мокрим способом) або електроосадження.

Було запропоновано (Bouyer, Gitzhofer, & Boulos, 2000), що суспензію нанокристалів гідроксиапатиту можна приготувати шляхом реакції вологого хімічного осадження, дотримуючись наступного рівняння реакції:

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

Кілька досліджень показали, що синтез гідроксиапатиту за допомогою вологої хімії може бути поліпшений за допомогою ультразвуку потужності. Ультразвуковий синтез (соносинтез) гідроксиапатиту є успішною методикою отримання наноструктурованого гідроксиапатиту з високими стандартами якості.

Ультразвуковий маршрут дозволяє виробляти нанокристалічний гідроксиапатит, а також модифіковані частинки, наприклад наносфери і композитні смоли.

Властивості

Гідроксилапатит є мінералом групи апатитів з суб-склоподібним, смолистим, воскоподібним, жирним або земляним блиском, зазвичай білим, жовто-сірим або зеленим. Формула її елементарної комірки - Ca5(PO4)3(OH), молекулярна маса якого становить 502,31 г / моль і має щільність між 3,14 і 3,21 г / мл.

Він має гексагональну кристалічну структуру, будучи кристалом дипірамідального класу. Його твердість дорівнює 5, і вона мешкає як табличні кристали, а також сталагміти, вузлики і кристалічні до масивних хребтів (Апатит- (CaOH) Mineral Data, S.F.).

Використання

1- Медицина

Гідроксилапатит знаходиться в організмі людини в зубах і кістках. Тому він зазвичай використовується як наповнювач для заміни ампутованої кістки або як покриття для сприяння росту кісток в протезних імплантатах.

Багато сучасних імплантатів, наприклад заміни стегна і імплантати кісткової провідності, покриті гідроксилапатитом. Було висловлено припущення, що це може сприяти остеоінтеграції (L. Sedel, 1997).

Імплантати з титану та нержавіючої сталі часто покриваються гідроксиапатитними покриттями, щоб обдурити тіло та зменшити швидкість відторгнення імплантату..

Гідроксиапатит також може бути використаний у випадках, коли є порожнечі або дефекти кісток. Цей процес здійснюється через порошки, блоки або кульки матеріалу, який поміщений в уражені ділянки кістки.

Завдяки своїй біоактивності стимулює ріст кісток і відновлює дефект. Цей процес може бути альтернативою алогенним і ксеногенним кістковим трансплантатам. Як правило, це призводить до більш короткого часу загоєння, ніж спостерігається, якщо гідроксиапатит не використовується.

Застосування модифікованого гідроксилапатиту відкриває можливості для приготування штучних кісткових речовин для імплантатів і широкий спектр лікарських засобів для лікування різних уражень м'яких тканин і слизових оболонок особини.

Гідроксилапатит є дуже ефективним засобом для багатьох областей збільшення м'якості м'яких тканин обличчя і пов'язаний з високим і усталеним профілем безпеки..

Гідроксилапатит поєднує високу еластичність і в'язкість з здатністю індукувати довгострокове формування колагену, що робить його ідеальним агентом для глобального обличчя (Jani Van Loghem, 2015).

Гідроксилапатит має ще одне спеціальне застосування для ВІЛ-позитивних людей, які страждають липоатрофией обличчя, також відомої як виснаження обличчя, що є побічним ефектом антиретровірусних препаратів (Американське товариство пластичних хірургів, С.Ф.).

2. Стоматологія та догляд за порожниною рота

Склад емалі становить 97% по масі наногидроксиапатита і 3% по масі органічного матеріалу і води. У дентині нано-гідроксиапатит становить 70 мас.%.

Оскільки нано-гідроксиапатит є основним компонентом емалі, він дає яскравий білий вигляд і усуває дифузну відбивність світла, закриваючи малі пори емалевої поверхні.

Синтетичний нано-гідроксиапатит імітує розмір природного гідроксиапатиту дентину або емалевого апатиту.

Результати експерименту демонструють переваги нано-гідроксиапатиту в ремонті емалі, що призвело до його включення в зубні пасти і рідини для полоскання рота для сприяння відновленню поверхонь емалі або демінералізованого дентину шляхом нанесення наночастинок гідроксиапатиту в дефекти (FLUIDINOVA, SF).

3 - Археологія

У археології можна проаналізувати гідроксилапатит людських і тваринних залишків для реконструкції старих дієт, міграцій і палеокліматики. Мінеральні фракції кісток і зубів є резервуаром мікроелементів, включаючи вуглець, кисень і стронцій.

Аналіз стабільних ізотопів гідроксилапатиту людини і фауни може бути використаний для визначення, чи дієта була переважно наземною або морською (вуглець, стронцій), географічне походження і міграційні звички тварини або людини (кисень, стронцій) і реконструювати колишні температури і кліматичні зміни (кисень).

Пост-відкладення зміни кістки може сприяти деградації кісткового колагену, білка, необхідного для аналізу стабільних ізотопів.

4 - Інші види використання

Було встановлено, що повітряні фільтри, що складаються з наноструктур, що містять гідроксиапатит, були ефективними в поглинанні і розкладанні СО, що могло в кінцевому підсумку призвести до його використання в зниженні забруднювачів вихлопних газів автомобілів..

У 2014 році синтезовано з'єднання альгінату / нано-гідроксиапатиту і випробувано в полі як адсорбент для фториду. Цей біокомпозит видаляє фторид через іонообмінний механізм і є біосумісним і біорозкладаним.

Останнім часом були розроблені та успішно протестовані застосування в каталізі та розділенні білків з використанням наноструктурованих фосфатів кальцію..

Список літератури

  1. Американське товариство пластичних хірургів. (S.F.). Шкірні наповнювачі: гідроксилапатіт кальцію. Відібраний від пластикихірургії: plasticsurgery.org.
  2. Мінеральні дані апатиту (CaOH). (S.F.). Відновлюється від webmineral: webmineral.com.
  3. Bouyer, E., Gitzhofer, F., & Boulos, M.I. (2000). Морфологічне дослідження нанокристалічної суспензії гідроксиапатиту. Журнал матеріалознавства: матеріали в медицині. 11 (8), 523-531. 
  4. Енциклопедія Британіка. (1998, 20 вересня). Гідроксилапатит. Отримано з Британської енциклопедії: britannica.com.
  5. (S.F.). використовують гідроксиапатитні властивості та застосування. Відновлений з fluidinova.pt: fluidinova.pt.
  6. Яні ван Логом, М. Y. (2015). Гідроксилапатіт кальцію. J Clin Aesthet Dermatol. 8 (1):, 38-49. 
  7. Sedel, C.R. (1997). Біокераміка, Том 10. Париж: Ельзевієва наука.
  8. Майаміський центр косметичної та імплантаційної стоматології. (S.F.). Мінерал кісток і зубів: гідроксилапатит. Відновлений з miamicosmeticdentalcare: miamicosmeticdentalcare.com.
  9. орг та Інститут мінералогії ім. Гудзона. (2017, 20 квітня). Гідроксилапатит. Отримано з mindat.org.