HIDROKSIAPATIT: YAPI, SENTEZ, KRISTALLER VE KULLANIMLAR - KIMYA - 2024

Hidroksiapatit , kimyasal formülü Ca bir kalsiyum fosfat mineral olan ₁₀ (PO ₄ ) ₆ (OH) ₂ . Diğer mineraller ve ezilmiş ve sıkıştırılmış organik madde kalıntıları ile birlikte fosfat kayası olarak bilinen hammaddeyi oluşturur. Hidroksi terimi, OH ^- anyonu ifade eder .

Bu anyon yerine florür olsaydı, mineral floroapatit (Ca ₁₀ (PO ₄ ) ₆ (F) ₂ ve diğer anyonlarla (Cl ^- , Br ^- , CO ₃ ^2– , vb.) Olarak adlandırılırdı. hidroksiapatit, ağırlıklı olarak kristal formda bulunan, kemiklerin ve diş minesinin ana inorganik bileşenidir.

Dolayısıyla canlıların kemik dokularında hayati bir unsurdur. Diğer kalsiyum fosfatlara karşı mükemmel stabilitesi, kemiklere karakteristik sertliklerini vererek fizyolojik koşullara dayanmasını sağlar. Hidroksiapatit tek başına değildir: Bağ dokularında lifli bir protein olan kolajen eşliğinde işlevini yerine getirir.

Hidroksiapatit (veya hidroksilapatit), Ca2 ⁺ iyonları içerir , ancak yapısında diğer katyonları (Mg2 ⁺ , Na ⁺ ), kemiklerdeki diğer biyokimyasal işlemlere (bunların yeniden şekillenmesi gibi) müdahale eden safsızlıkları da barındırabilir.

yapı

Üstteki resim, kalsiyum hidroksiapatitin yapısını göstermektedir. Tüm küreler altıgen bir "çekmecenin" yarısının hacmini kaplar, diğer yarısı da birinciyle aynıdır.

Bu yapıda yeşil küreler Ca2 ⁺ katyonlarına karşılık gelirken kırmızı küreler oksijen atomlarına, turuncu küreler fosfor atomlarına ve beyaz küreler OH ^- hidrojen atomuna karşılık gelir .

Bu görüntüdeki fosfat iyonları, bir dört yüzlü geometri sergilememe kusuruna sahiptir; bunun yerine kare tabanlı piramitlere benziyorlar.

OH ^- Ca2 ^{+ '} den uzakta olduğu izlenimini verir . Bununla birlikte, kristalin birim birincinin çatısında kendini tekrar edebilir, böylece her iki iyon arasındaki yakınlığı gösterir. Aynı şekilde, bu iyonlar başkaları ile değiştirilebilir ( örneğin Na ⁺ ve F ^- ).

sentez

Hidroksilapatit, kalsiyum hidroksitin fosforik asit ile reaksiyona sokulmasıyla sentezlenebilir:

10 Ca (OH) ₂ + 6 H ₃ PO ₄ => Ca ₁₀ (PO ₄ ) ₆ (OH) ₂ + 18 H ₂ O

Hidroksiapatit (Ca ₁₀ (PO ₄ ) ₆ (OH) ₂ ) aşağıdaki formüle sahip iki birim Ca ile ifade edilir ₅ (PO ₄ ) ₃ , OH.

Aynı şekilde hidroksiapatit, aşağıdaki reaksiyonla sentezlenebilir:

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

Çökelme oranının kontrol edilmesi, bu reaksiyonun hidroksiapatit nanopartiküller oluşturmasına izin verir.

Hidroksiapatit kristalleri

İyonlar yoğunlaşır ve güçlü ve sert bir biyokristal oluşturmak için büyür. Bu, kemiklerin mineralizasyonu için bir biyomateryal olarak kullanılır.

Bununla birlikte, büyümesi için bir kalıp görevi gören organik bir destek olan kolajene ihtiyacı vardır. Bu kristaller ve karmaşık oluşum süreçleri kemiğe (veya dişe) bağlı olacaktır.

Bu kristaller organik madde ile emprenye edilmiş olarak büyür ve elektron mikroskobu tekniklerinin uygulanması onları dişlerde prizma adı verilen çubuk şeklindeki agregalar olarak detaylandırır.

Uygulamalar

Tıbbi ve dental kullanım

Nanohidroksiapatit boyut, kristalografi ve bileşim bakımından sert insan dokusuna benzerliği nedeniyle protezlerde kullanım için çekicidir. Ayrıca nanohidroksiapatit, toksik olmayan veya enflamatuar olmasının yanı sıra biyolojik olarak uyumlu, biyoaktif ve doğaldır.

Sonuç olarak, nanohidroksiapatit seramik aşağıdakiler dahil çeşitli uygulamalara sahiptir:

- Kemik dokusu cerrahisinde ortopedik, travma, çene, yüz ve diş ameliyatlarında boşlukları doldurmak için kullanılır.

- Ortopedik ve diş implantları için kaplama olarak kullanılır. Diş beyazlatma sonrası kullanılan duyarsızlaştırıcı bir ajandır. Diş macunlarında ve çürüklerin erken tedavisinde remineralize edici ajan olarak da kullanılır.

- Paslanmaz çelik ve titanyum implantlar, reddedilme oranlarını azaltmak için genellikle hidroksiapatit ile kaplanır.

- Allojenik ve ksenojenik kemik greftlerine alternatiftir. İyileşme süresi, hidroksiapatit varlığında, yokluğunda olduğundan daha kısadır.

- Sentetik nanohidroksiapatit, dentin ve mine apatitinde doğal olarak bulunan hidroksiapatiti taklit ederek, diş macunlarının yanı sıra diş macunlarına dahil edilmesinde ve diş macunlarında kullanım için avantajlı hale getirir.

Hidroksiapatitin diğer kullanımları

- Hidroksiapatit, motorlu taşıt hava filtrelerinde karbonmonoksiti (CO) absorbe etme ve ayrıştırma etkinliğini artırmak için kullanılır. Bu çevre kirliliğini azaltır.

- Bir aljinat-hidroksiapatit kompleksi sentezlendi ve saha testleri, iyon değişim mekanizması yoluyla florürü emebildiğini gösterdi.

- Hidroksiapatit, proteinler için kromatografik bir ortam olarak kullanılır. Pozitif yüklere (Ca ⁺⁺ ) ve negatif yüklere (PO ₄ ^-3 ) sahiptir, bu nedenle elektrik yüklü proteinlerle etkileşime girebilir ve iyon değişimiyle ayrılmalarına izin verebilir.

- Hidroksiapatit ayrıca nükleik asit elektroforezi için destek olarak kullanılmıştır. DNA'yı RNA'dan ve tek sarmallı DNA'yı iki sarmallı DNA'dan ayırmak mümkündür.

Fiziksel ve kimyasal özellikler

Hidroksiapatit grimsi, sarı ve yeşilimsi tonları alabilen beyaz bir katıdır. Kristal halinde bir katı olduğu için, yüksek erime noktalarına sahiptir, bu da güçlü elektrostatik etkileşimlerin göstergesi; hidroksiapatit için bu 1100ºC'dir.

3,05 - 3,15 g / cm ³ yoğunlukta sudan daha yoğundur . Ek olarak, fosfat iyonlarından kaynaklanan suda (0,3 mg / mL) pratik olarak çözünmez.

Ancak asidik ortamda (HCl'de olduğu gibi) çözünür. Bu çözünürlük CaCl oluşumuna bağlı olduğu ₂ , su içinde yüksek ölçüde çözünen bir tuz. Benzer şekilde, fosfatlar protonlanır (HPO ₄ ^2– ve H ₂ PO ₄ ^- ) ve suyla daha iyi bir şekilde etkileşime girer.

Hidroksiapatitin asitlerdeki çözünürlüğü çürüklerin patofizyolojisinde önemlidir. Ağız boşluğundaki bakteriler, diş yüzeyinin pH'ını 5'in altına düşüren bir glikoz fermentasyon ürünü olan laktik asit salgılar ve böylece hidroksiapatit çözünmeye başlar.

Flor (F ^- ) , kristal yapıdaki OH ^- iyonlarının yerini alabilir . Bu olduğunda diş minesinin hidroksiapatitine asitlere karşı direnç sağlar.

Muhtemelen, bu direnç CaF çözülemediği için bağlı olabilir _{, 2} "izinli" kristal reddeden oluşturulabilir.

Referanslar

1. Shiver ve Atkins. (2008). İnorganik kimya. (Dördüncü baskı, Sf. 349, 627). Mc Graw Hill.
2. Fluidinova. (2017). Hidroksıapatit. 19 Nisan 2018'de fluidinova.com adresinden alındı.
3. Victoria M., Garcia Garduño, Reyes J. (2006). Hidroksiapatit, mineralize dokulardaki önemi ve biyomedikal uygulaması. TIP Specialized Journal in Chemical-Biological Sciences, 9 (2): 90-95
4. Gaiabulbanix. (5 Kasım 2015). Hidroksiapatit. . 19 Nisan 2018'de commons.wikimedia.org adresinden alındı.
5. Martin Neitsov. (2015, 25 Kasım). Hüdroksüapatiidi kristallid. . 19 Nisan 2018'de commons.wikimedia.org adresinden alındı.
6. Vikipedi. (2018). Hidroksıapatit. 19 Nisan 2018'de en.wikipedia.org adresinden erişildi.
7. Fiona Petchey. Kemik. 19 Nisan 2018'de, c14dating.com adresinden alındı