Гидроксилапатит формула, свойства и использование



гидроксилапатитная, также известный как гидроксиапатит или гидроксилапатит кальция, представляет собой минеральный фосфат, фосфат гидроксида кальция, формула которого является [Ca5 (РО4)3ОН], который образует стекловидные и стекловидные массы, часто зеленые.

Он редко бывает чистым по своей природе, но часто смешивается с фторапатитом, в котором фтор замещает гидроксильную группу (ОН) в молекуле. Эта смесь, называемая серией твердых растворов, представляет собой непрерывную химическую вариацию между двумя чистыми веществами. (Encyclopædia Britannica, 1998).

индекс

  • 1 Происхождение гидроксилапатита
  • 2 Химический синтез
  • 3 свойства
  • 4 использования
    • 4.1 1- Медицина
    • 4.2 2- Стоматология и уход за полостью рта
    • 4.3 3- Археология
    • 4.4 4- Другое использование
  • 5 ссылок

Происхождение гидроксилапатита

Этот минерал был назван гидропатитом в 1856 году Августином Алексисом Дамуром из греческого ἀπατάω (apatao), так как его часто путали с другими минералами (например, бериллом, миларитом), а также с префиксом «гидро», чтобы обозначить, что он богат в воде (как гидроксил).

Вальдемар Шаллер немного изменил название на гидроксилапатит в 1912 году, и впоследствии слово «гидроксиллапатит» было введено Бурри, Якобом, Паркером и Уго Струнцем в 1935 году..

Другие названия, применяемые к этому минералу, включают: пирокласита, орнитита, монита и т. Д. Многие «карбонат-апатит» - это гидроксилапатит, в том числе немного дахилита, колофана и т. Д. (Mindat.org и Институт минералогии Хадсона, 2017).

До 50% по объему и до 70% по весу человеческая кость является модифицированной формой гидроксилапатита (известной как костный минерал). Гидроксилапатит с дефицитом карбоната кальция является основным минералом, из которого состоят зубная эмаль и дентин.

Кристаллы гидроксилапатита также обнаруживаются в небольших кальцификациях (внутри шишковидной железы и других структурах), известных как corona arenacea или «церебральный песок» (Майами, Центр косметической и имплантологической стоматологии, S.F.).

Химический синтез

Гидроксиапатит можно синтезировать несколькими способами, такими как влажное химическое осаждение, биомиметическое осаждение, золь-гель-путь (химическое осаждение мокрым способом) или электроосаждение.

Было предложено (Bouyer, Gitzhofer, & Boulos, 2000), что нанокристаллическая суспензия гидроксиапатита может быть получена с помощью реакции влажного химического осаждения в соответствии со следующим уравнением реакции:

10Ca (OH)2 + 6H3ПО4 → Ca10(РО4)6(ОН)2 + 18H2О

Несколько исследований показали, что синтез гидроксиапатита с помощью влажной химии может быть улучшен с помощью мощного ультразвука. Ультразвуковой вспомогательный синтез (соносинтез) гидроксиапатита является успешной технологией получения наноструктурированного гидроксиапатита с высокими стандартами качества.

Ультразвуковой способ позволяет получать нанокристаллический гидроксиапатит, а также модифицированные частицы, например наносферы и композитные смолы..

свойства

Гидроксилапатит - это минерал из группы апатитов с блочным, смолистым, воскообразным, жировым или землистым блеском, обычно белым, желто-серым или зеленым. Формула его элементарной ячейки Ca5(РО4)3(ОН), молекулярная масса которого составляет 502,31 г / моль и плотность от 3,14 до 3,21 г / мл..

Он имеет гексагональную кристаллическую структуру, являясь кристаллом дипирамидального класса. Его твердость равна 5, и он обитает в виде табличных кристаллов и в виде сталагмитов, конкреций и от кристаллических до массивных хребтов (Apatite- (CaOH) Mineral Data, S.F.).

приложений

1- Медицина

Гидроксилапатит находится внутри человеческого тела в зубах и костях. Поэтому его обычно используют в качестве наполнителя для замены ампутированной кости или в качестве покрытия, способствующего росту кости в протезных имплантатах..

Многие современные имплантаты, например эндопротезы тазобедренного сустава и имплантаты с костной проводимостью, покрыты гидроксилапатитом. Предполагалось, что это может способствовать остеоинтеграции (L. Sedel, 1997)..

Имплантаты из титана и нержавеющей стали часто покрыты гидроксиапатитными покрытиями, чтобы обмануть тело и снизить скорость отторжения имплантата..

Гидроксиапатит также можно использовать в тех случаях, когда имеются пустоты или дефекты кости. Этот процесс осуществляется с помощью порошков, блоков или шариков из материала, который помещается в пораженные участки кости.

Благодаря своей биологической активности он стимулирует рост костей и восстанавливает дефект. Этот процесс может быть альтернативой аллогенным и ксеногенным костным трансплантатам. Обычно приводит к более коротким временам заживления, чем те, которые наблюдаются, если гидроксиапатит не использовался.

Применение модифицированного гидроксилапатита открывает возможности для приготовления искусственных костных веществ для имплантатов и широкого спектра препаратов для лечения различных поражений мягких тканей и слизистой оболочки человека..

Гидроксилапатит является очень эффективным средством для многих областей увеличения мягких тканей лица и ассоциируется с высоким и устоявшимся профилем безопасности..

Гидроксилапатит сочетает в себе высокую эластичность и вязкость со способностью вызывать длительное образование коллагена, что делает его идеальным средством для глобального лицевого подхода (Jani Van Loghem, 2015).

Гидроксилапатит имеет другое специальное применение для ВИЧ-позитивных людей, которые страдают от лиоатрофии лица, также известной как истощение лица, которое является побочным эффектом антиретровирусных препаратов (Американское общество пластических хирургов, S.F.).

2- Стоматология и уход за полостью рта

Состав эмали составляет 97 мас.% Наногидроксиапатита и 3 мас.% Органического материала и воды. В дентине нано-гидроксиапатит составляет 70% по массе.

Поскольку наногидроксиапатит является основным компонентом эмали, он дает ярко-белый вид и устраняет диффузное отражение света, закрывая небольшие поры поверхности эмали..

Синтетический наногидроксиапатит имитирует размер природного дентина гидроксиапатита или эмалевого апатита.

Экспериментальные результаты демонстрируют преимущества наногидроксиапатита в восстановлении эмали, что привело к его включению в зубные пасты и растворы для полоскания рта, чтобы способствовать восстановлению поверхностей эмали или деминерализованного дентина путем осаждения наночастиц гидроксиапатита в дефекты (ФЛУИДИНОВА, С.Ф.).

3- Археология

В археологии гидроксилапатит человеческих и животных останков может быть проанализирован, чтобы реконструировать старые диеты, миграции и палеоклиматику. Минеральные фракции кости и зубов действуют как резервуар микроэлементов, в том числе углерода, кислорода и стронция..

Анализ стабильных изотопов гидроксилапатита человека и фауны может использоваться для определения того, была ли диета преимущественно наземной или морской (углерод, стронций), географическое происхождение и миграционные привычки животного или человека (кислород, стронций) и восстановить прошлые температуры и климатические изменения (кислород).

Пост-осадочное изменение кости может способствовать деградации костного коллагена, белка, необходимого для анализа стабильных изотопов..

4- Другое использование

Было обнаружено, что воздушные фильтры, состоящие из наноструктур, содержащих гидроксиапатит, эффективны в поглощении и разложении СО, что в конечном итоге может привести к его использованию для уменьшения загрязнений выхлопных газов автомобилей..

В 2014 году соединение альгинат / нано-гидроксиапатит было синтезировано и испытано в полевых условиях в качестве адсорбента для фтора. Этот биокомпозит удаляет фторид через механизм ионного обмена и является биосовместимым и биоразлагаемым.

Недавно были разработаны и успешно апробированы приложения для катализа и разделения белков с использованием наноструктурированных фосфатов кальция, что свидетельствует о том, что многие инновационные применения для этих материалов еще впереди.

ссылки

  1. Американское общество пластических хирургов. (S.F.). Кожные наполнители: гидроксилапатит кальция. Восстановленный после пластической хирургии: plasticsurgery.org.
  2. Апатит- (CaOH) минеральные данные. (S.F.). Восстановлено с веб-сайта: webmineral.com.
  3. Bouyer E., Gitzhofer F. & Boulos M.I. (2000). Морфологическое исследование гидроксиапатитовой нанокристаллической суспензии. Журнал материаловедения: материалы в медицине. 11 (8), 523-531. 
  4. Энциклопедия Британника. (1998, 20 сентября). Гидроксилапатитная. Получено от Британской энциклопедии: britannica.com.
  5. (S.F.). свойства гидроксиапатита использования и области применения. Восстановлено из Fluidinova.pt: Fluidinova.pt.
  6. Яни Ван Логем, М. Я. (2015). Гидроксилапатит кальция. J Clin Aesthet Dermatol. 8 (1) :, 38-49. 
  7. Sedel, C.R. (1997). Биокерамика, том 10. Париж: еще наука.
  8. Майами Центр косметической и имплантологической стоматологии. (S.F.). Минерал костей и зубов: гидроксилапатит. Восстановленный от miamicosmeticdentalcare: miamicosmeticdentalcare.com.
  9. орг и Институт минералогии им. Гудзона. (2017, 20 апреля). Гидроксилапатитная. Получено с mindat.org.