هيكل هيدروكسيباتيت ، التركيب ، البلورات والاستخدامات

ال هيدروكسيباتيت هو معدن فوسفات الكالسيوم ، الذي الصيغة الكيميائية هي كاليفورنيا₁₀(أ ف ب₄)₆(OH)₂. جنبا إلى جنب مع غيرها من المعادن والمواد العضوية لا تزال سحق والمدمجة ، فإنه يشكل المواد الخام المعروفة باسم الصخور الفوسفورية. يشير مصطلح hydroxy إلى أنيون OH^-.

إذا كان الفلوريد بدلاً من ذلك الأنيون ، فسوف يطلق على الفلورأباتيت (Ca₁₀(أ ف ب₄)₆(F)₂. وهكذا مع الأنيونات الأخرى (Cl^-, ر^-, CO₃^2-, وما إلى ذلك). وبالمثل ، فإن هيدروكسيباتيت هو المكون الرئيسي غير العضوي للعظام والمينا السني ، الموجود في الغالب في شكل بلوري.

ثم ، هو عنصر حيوي في الأنسجة العظمية للكائنات الحية. استقرارها الكبير ضد فوسفات الكالسيوم الأخرى يسمح لها بمقاومة الظروف الفسيولوجية ، مما يعطي العظام صلابة مميزة. هيدروكسيباتيت ليس وحده: إنه يفي بوظيفته مصحوبة بالكولاجين ، بروتين ليفي من الأنسجة الضامة.

هيدروكسيباتيت (أو هيدروكسيلباتيت) يحتوي على أيونات الكالسيوم²⁺, ولكن يمكن أن تحتوي أيضًا على الكاتيونات الأخرى في بنيتها (Mg²⁺, نا⁺) ، الشوائب التي تتدخل في العمليات الكيميائية الحيوية الأخرى للعظام (مثل إعادة التشكيل).

مؤشر

• 1 هيكل
• 2 ملخص
• 3 بلورات هيدروكسيباتيت
• 4 الاستخدامات
  • 4.1 الاستخدام الطبي وطب الأسنان
  • 4.2 الاستخدامات الأخرى للهيدروكسيباتيت
• 5 الخصائص الفيزيائية والكيميائية
• 6 المراجع

هيكل

الصورة العليا توضح هيكل هيدروكسيباتيت الكالسيوم. تشغل جميع المجالات حجم نصف "الدرج" سداسي الشكل ، حيث النصف الآخر مطابق للنصف الأول.

في هذا الهيكل تتوافق المجالات الخضراء مع الكاتيونات Ca²⁺, بينما الكرات الحمراء تتحول إلى ذرات الأكسجين ، فإن الكرات البرتقالية تتجه إلى ذرات الفسفور ، والكريات البيضاء إلى ذرة الهيدروجين في OH^-.

عيوب أيونات الفوسفات في هذه الصورة هي عدم إظهار هندسة رباعية السطوح ؛ بدلاً من ذلك ، فإنها تبدو وكأنها أهرامات مربعة.

OH^- يعطي الانطباع بأنه يقع بعيدا عن كاليفورنيا²⁺. ومع ذلك ، يمكن للوحدة البلورية أن تكرر نفسها على سطح الأولى ، مما يدل على قربها من كلا الأيونيين. أيضا ، يمكن استبدال هذه الأيونات من قبل الآخرين (نا⁺ و F^-, على سبيل المثال).

تركيب

يمكن تصنيع هيدروكسيلباتيت بواسطة تفاعل هيدروكسيد الكالسيوم مع حمض الفوسفوريك:

10 Ca (OH)₂ + 6 ساعات₃PO₄ => كاليفورنيا₁₀(أ ف ب₄)₆(OH)₂ + 18 ساعة₂O

هيدروكسيباتيت (كاليفورنيا)₁₀(أ ف ب₄)₆(OH)₂) يتم التعبير عنها بواسطة وحدتين من الصيغة Ca₅(أ ف ب₄)₃OH. 

وبالمثل ، يمكن تصنيع هيدروكسيباتيت من خلال التفاعل التالي:

10 Ca (لا₃)_2.4H₂O + 6 NH₄H₂PO₄ => كاليفورنيا₁₀(أ ف ب₄)₆(OH)₂  +  20 NH₄NO₃  + 52 ساعة₂O

السيطرة على سرعة هطول الأمطار يسمح هذا التفاعل لتوليد جزيئات هيدروكسيباتيت النانوية.

بلورات هيدروكسيباتيت

يتم ضغط الأيونات وتنمو لتشكيل بلورة حيوية صلبة ومقاومة. يستخدم كمواد حيوية لتمعدن العظام.

ومع ذلك ، فإنه يحتاج إلى الكولاجين ، وهو دعم عضوي يعمل بمثابة قالب لنموه. تعتمد هذه البلورات وعمليات تشكيلها المعقدة على العظام (أو السن).

هذه البلورات تنمو مشربة بالمواد العضوية ، وتطبيق تقنيات المجهر الإلكتروني بالتفصيل لهم في الأسنان كما يجامع مع أشكال من قضبان تسمى المنشور.

تطبيقات

الاستخدام الطبي وطب الأسنان

نظرًا لتشابهها في الحجم والتبلور والتكوين مع الأنسجة البشرية الصلبة ، فإن مادة النانو هيدروكسي أباتيت جذابة للاستخدام في الأطراف الاصطناعية. أيضا ، nanohydroxyapatite متوافق حيويا ، نشط حيويا وطبيعيا ، بالإضافة إلى أنه غير سام أو التهاب.

وفقًا لذلك ، يحتوي السيراميك النانوي هيدروكسيباتيت على مجموعة متنوعة من التطبيقات ، والتي تشمل:

- في جراحة أنسجة العظام ، يتم استخدامه لملء التجاويف في جراحات العظام ، والصدمات ، والوجه والفكين..

- يتم استخدامه كطلاء لجراحة العظام والأسنان. وهو عامل مزيل للتحسس يستخدم بعد تبييض الأسنان. كما أنه يستخدم كعامل إعادة التمعدن في معاجين الأسنان وفي العلاج المبكر للتسوس..

- غالبًا ما تكون المغلفة بالفولاذ المقاوم للصدأ وزرع التيتانيوم مع هيدروكسيباتيت لتقليل معدل الرفض.

- إنه بديل لطعم العظم الخيفي وكره المنشأ. وقت الشفاء هو أقصر في وجود هيدروكسيباتيت من في غيابه.

- يحاكي nanohydroxyapatite الاصطناعية الهيدروكسياباتيت الموجود بشكل طبيعي في الأباتيت العاج و الستيرويد ، لذلك استخدامه مفيد في إصلاح المينا و دمجه في معاجين الأسنان ، وكذلك يشطف الفم.

استخدامات أخرى للهيدروكسيباتيت

- يستخدم هيدروكسيباتيت في مرشحات الهواء للسيارات لزيادة كفاءة هذه في امتصاص أول أكسيد الكربون (CO). هذا يقلل من التلوث البيئي.

- تم تجميع مركب ألجينات هيدروكسيباتيت أن الاختبارات الحقلية أشارت إلى أنه قادر على امتصاص الفلور من خلال آلية التبادل الأيوني..

- يستخدم هيدروكسيباتيت كوسيط كروماتوغرافي للبروتينات. ويعرض هذا شحنة موجبة (كاليفورنيا⁺⁺) والسلبي (PO₄^-3) ، لذلك يمكن أن تتفاعل مع البروتينات المشحونة كهربائيا والسماح للفصل عن طريق التبادل الأيوني.

- كما تم استخدام هيدروكسيباتيت كدعم للالكهربائي للأحماض النووية. فصل الحمض النووي من الحمض النووي الريبي ، وكذلك الحمض النووي من حبلا واحد من الحمض النووي الذين تقطعت بهم السبل.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

هيدروكسيباتيت هو مادة صلبة بيضاء يمكنها الحصول على نغمات رمادية وصفراء وخضراء. نظرًا لكونها مادة صلبة بلورية ، فهي تحتوي على نقاط انصهار عالية ، مما يدل على التفاعلات الإلكتروستاتية القوية ؛ لهيدروكسيباتيت ، وهذا هو 1100 درجة مئوية.

إنها أكثر كثافة من الماء ، بكثافة تتراوح بين 3.05 - 3.15 جم / سم³. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه غير قابل للذوبان عملياً في الماء (0.3 ملغ / مل) ، والذي يرجع إلى أيونات الفوسفات.

ومع ذلك ، في الوسائط الحمضية (كما هو الحال في حمض الهيدروكلوريك) فإنه قابل للذوبان. هذا الذوبان يرجع إلى تشكيل CaCl₂, ملح شديد الذوبان في الماء. أيضا ، يتم البروتونات الفوسفات (HPO)₄^2- و ح₂PO₄^-) والتفاعل بشكل أفضل مع الماء.

ذوبان هيدروكسيباتيت في الأحماض مهم في الفيزيولوجيا المرضية للتسوس. تفرز البكتيريا الموجودة في التجويف الفموي حمض اللبنيك ، وهو منتج لتخمر الجلوكوز ، مما يقلل من درجة الحموضة في سطح الأسنان إلى أقل من 5 ، بحيث يبدأ هيدروكسيباتيت في الذوبان.

الفلوريد^-) يمكن أن تحل محل أيونات OH^- في الهيكل البلوري. عندما يحدث هذا فإنه يساهم في مقاومة هيدروكسيباتيت من مينا الأسنان ضد الأحماض.

ربما ، قد تكون هذه المقاومة بسبب عدم قابلية CAF₂ شكلت ، ورفض "التخلي" عن الكريستال.

مراجع

1. رعشة واتكينز. (2008). كيمياء غير عضوية (الطبعة الرابعة ، صفحة 349 ، 627). مولودية جراو هيل.
2. Fluidinova. (2017). Hidroxylapatite. تم الاسترجاع في 19 أبريل 2018 ، من: fluidinova.com
3. Victoria M.، García Garduño، Reyes J. (2006). هيدروكسيباتيت ، أهميته في الأنسجة المعدنية وتطبيقه الطبي الحيوي. TIP المتخصصة مجلة في العلوم الكيميائية البيولوجية ، 9 (2): 90-95
4. Gaiabulbanix. (05 نوفمبر 2015). هيدروكسيباتيت. [الشكل]. تم الاسترجاع في 19 أبريل 2018 من: commons.wikimedia.org
5. Martin.Neitsov. (25 نوفمبر 2015). Hüdroksüapatiidi kristallid. [الشكل]. تم الاسترجاع في 19 أبريل 2018 من: commons.wikimedia.org
6. ويكيبيديا. (2018). هيدروكسيل الأباتيت. تم الاسترجاع في 19 أبريل 2018 من: en.wikipedia.org
7. فيونا بيتشي. عظم. تم الاسترجاع في 19 أبريل 2018 ، من: c14dating.com