HYDROXYAPATITE: ISTRAKTURA, SYNTHESIS, CRYSTALS AT GAMIT - CHEMISTRY - 2025

Ang Hydroxyapatite ay isang calcium phosphate mineral, na ang kemikal na formula ay Ca ₁₀ (PO ₄ ) ₆ (OH) ₂ . Kasabay ng iba pang mga mineral at labi ng durog at siksik na organikong bagay, bumubuo ito ng hilaw na materyal na kilala bilang phosphate rock. Ang salitang hydroxy ay tumutukoy sa OH ^- anion .

Kung sa halip na anion na ito ay fluoride, ang mineral ay tatawaging fluoroapatite (Ca ₁₀ (PO ₄ ) ₆ (F) ₂ ; at iba pa sa iba pang mga anion (Cl ^- , Br ^- , CO ₃ ^2- , atbp.). , ang hydroxyapatite ay ang pangunahing hindi tulagay na sangkap ng mga buto at ngipin ng enamel, na nakararami sa form ng mala-kristal.

Kaya, ito ay isang mahalagang elemento sa mga tisyu ng buto ng mga nabubuhay na nilalang. Ang mahusay na katatagan laban sa iba pang mga calcium phosphate ay nagbibigay-daan sa ito upang mapaglabanan ang mga kondisyon ng physiological, na nagbibigay ng mga buto ng kanilang katangian na tigas. Ang Hydroxyapatite ay hindi nag-iisa: tinutupad nito ang pag-andar nito na sinamahan ng collagen, isang fibrous protein sa mga nag-uugnay na tisyu.

Ang Hydroxyapatite (o hydroxylapatite) ay naglalaman ng Ca ^{2+ na mga} ions , ngunit maaari rin itong maglagay ng iba pang mga kation (Mg ²⁺ , Na ⁺ ) sa istruktura nito , mga impurities na namamagitan sa iba pang mga proseso ng biochemical ng mga buto (tulad ng kanilang pag-remodeling).

Istraktura

Ang tuktok na imahe ay naglalarawan ng istraktura ng calcium hydroxyapatite. Ang lahat ng mga spheres ay nasasakop ang dami ng isang kalahati ng isang hexagonal na "drawer", kung saan ang iba pang kalahati ay magkapareho sa una.

Sa istruktura na ito, ang berdeng spheres ay tumutugma sa mga Ca ^{2+ na mga} kasyon , habang ang mga pulang spheres ay tumutugma sa mga atomo ng oxygen, ang orange na spheres sa mga phosphorous atoms, at ang mga puting spheres sa hydrogen atom ng OH ^- .

Ang mga ion ng pospeyt sa imaheng ito ay may depekto ng hindi nagpapakita ng isang geograpiya ng tetrahedral; sa halip ay mukhang mga pyramid na may mga square base.

OH ^- nagbibigay ng impresyon na ito ay matatagpuan malayo sa Ca ²⁺ . Gayunpaman, ang yunit ng mala-kristal ay maaaring ulitin ang sarili sa bubong ng una, sa gayon ipinapakita ang malapit sa pagitan ng parehong mga ions. Gayundin, ang mga ions na ito ay maaaring mapalitan ng iba (Na ⁺ at F ^- , halimbawa).

Sintesis

Ang Hydroxylapatite ay maaaring synthesize sa pamamagitan ng pag-reaksyon ng calcium hydroxide na may pospororic acid:

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

Ang Hydroxyapatite (Ca ₁₀ (PO ₄ ) ₆ (OH) ₂ ) ay ipinahayag ng dalawang yunit ng formula Ca ₅ (PO ₄ ) ₃ OH.

Gayundin, ang hydroxyapatite ay maaaring synthesized sa pamamagitan ng mga sumusunod na reaksyon:

10 Ca (HINDI ₃ ) _2. 4H ₂ O + 6 NH ₄ H ₂ PO ₄ => Ca ₁₀ (PO ₄ ) ₆ (OH) ₂ + 20 NH ₄ HINDI ₃ + 52 H ₂ O

Ang pagkontrol sa rate ng pag-ulan ay nagbibigay-daan sa reaksyon na ito upang makabuo ng hydroxyapatite nanoparticles.

Mga kristal na Hydroxyapatite

Ang mga ions compact at lumalaki upang makabuo ng isang malakas at matibay na biocrystal. Ginagamit ito bilang isang biomaterial para sa mineralization ng mga buto.

Gayunpaman, nangangailangan ito ng collagen, isang organikong suporta na nagsisilbing isang amag para sa paglaki nito. Ang mga kristal at ang kanilang mga kumplikadong proseso ng pagbuo ay depende sa buto (o ngipin).

Ang mga kristal na ito ay lumalaki na pinapagbinhi ng organikong bagay, at ang aplikasyon ng mga diskarte sa mikroskopya ng elektron ay detalyado ang mga ito sa ngipin bilang mga agregular na hugis na tinatawag na prismo.

Aplikasyon

Medikal at paggamit ng ngipin

Dahil sa pagkakapareho nito sa laki, crystallography, at komposisyon sa matigas na tisyu ng tao, ang nanohydroxyapatite ay kaakit-akit para magamit sa mga prosthetics. Gayundin, ang nanohydroxyapatite ay biocompatible, bioactive at natural, bilang karagdagan sa pagiging hindi nakakalason o nagpapaalab.

Dahil dito, ang nanohydroxyapatite ceramic ay may iba't ibang mga aplikasyon, kabilang ang:

- Sa operasyon ng tisyu ng buto, ginagamit ito upang punan ang mga cavity sa orthopedic, trauma, maxillofacial at dental surgeries.

- Ginagamit ito bilang isang patong para sa orthopedic at dental implants. Ito ay isang desensitizing agent na ginamit pagkatapos ng pagpapaputi ng ngipin. Ginagamit din ito bilang isang remineralizing agent sa mga ngipin at sa maagang paggamot ng mga lukab.

- Ang hindi kinakalawang na asero at mga titan ng implant ay madalas na pinahiran ng hydroxyapatite upang mabawasan ang kanilang rate ng pagtanggi.

- Ito ay isang kahalili sa allogeneic at xenogeneic bone grafts. Ang oras ng pagpapagaling ay mas maikli sa pagkakaroon ng hydroxyapatite kaysa sa kawalan nito.

- Ang sintetikong nanohydroxyapatite ay ginagaya ang hydroxyapatite na natural sa dentin at enamel apatite, ginagawa itong kapaki-pakinabang para magamit sa pag-aayos ng enamel at pagsasama sa mga toothpastes, pati na rin sa mga hugasan ng bibig

Iba pang mga gamit ng hydroxyapatite

- Ang Hydroxyapatite ay ginagamit sa mga filter ng hangin ng sasakyan ng motor upang madagdagan ang kanilang kahusayan sa pagsipsip at pagbulok ng carbon monoxide (CO). Binabawasan nito ang polusyon sa kapaligiran.

- Ang isang alginate-hydroxyapatite complex ay na-synthesize na ang mga pagsubok sa patlang ay nagpapahiwatig na ito ay may kakayahang sumipsip ng fluoride sa pamamagitan ng mekanismo ng pagpapalit ng ion.

- Ang Hydroxyapatite ay ginagamit bilang isang chromatographic medium para sa mga protina. Mayroon itong positibong singil (Ca ⁺⁺ ) at negatibong singil (PO ₄ ^-3 ), kaya maaari itong makipag-ugnay sa mga protina na sisingilin ng elektronya at payagan ang kanilang paghihiwalay sa pamamagitan ng pagpapalit ng ion.

- Ang Hydroxyapatite ay ginamit din bilang suporta para sa nucleic acid electrophoresis. Posible upang paghiwalayin ang DNA mula sa RNA, pati na rin ang solong-stranded na DNA mula sa two-stranded DNA.

Mga katangian ng pisikal at kemikal

Ang Hydroxyapatite ay isang puting solid na maaaring tumagal sa kulay-abo, dilaw at maberde na tono. Dahil ito ay isang kristal na solid, mayroon itong mataas na mga pagkatunaw na puntos, na nagpapahiwatig ng malakas na pakikipag-ugnay ng electrostatic; para sa hydroxyapatite, ito ay 1100ºC.

Ito ay mas magaan kaysa sa tubig, na may isang density ng 3.05 - 3.15 g / cm ³ . Bilang karagdagan, ito ay praktikal na hindi matutunaw sa tubig (0.3 mg / mL), na sanhi ng mga ion ng pospeyt.

Gayunpaman, sa acidic media (tulad ng sa HCl) ito ay natutunaw. Ang solubility na ito ay dahil sa pagbuo ng CaCl ₂ , isang mataas na natutunaw na asin sa tubig. Gayundin, ang mga pospeyt ay protonated (HPO ₄ ^2- at H ₂ PO ₄ ^- ) at nakikipag-ugnay sa isang mas mahusay na antas ng tubig.

Ang solubility ng hydroxyapatite sa mga acid ay mahalaga sa pathophysiology ng karies. Ang bakterya sa bibig na lukab ay naglihim ng lactic acid, isang produkto ng pagbuburo ng glucose, na nagpapababa sa pH ng ngipin na mas mababa sa 5, kaya nagsisimula ang hydroxyapatite na matunaw.

Ang fluorine (F ^- ) ay maaaring palitan ang OH ^- ions sa istruktura ng kristal. Kapag nangyari ito, nagbibigay ito ng pagtutol sa hydroxyapatite ng dental enamel laban sa mga acid.

Posibleng, ang paglaban na ito ay maaaring dahil sa kawalan ng lakas ng nabuo ng CaF ₂ , na tumanggi na "iwan" ang kristal.

Mga Sanggunian

1. Shiver & Atkins. (2008). Hindi Organic Chemistry. (Ikaapat na ed., Pp 349, 627). Mc Graw Hill.
2. Fluidinova. (2017). Hydroxylapatite. Nakuha noong Abril 19, 2018, mula sa: fluidinova.com
3. Victoria M., García Garduño, Reyes J. (2006). Hydroxyapatite, ang kahalagahan nito sa mga mineralized na tisyu at ang biomedical application nito. TIP Specialised Journal sa Chemical-Biological Sciences, 9 (2): 90-95
4. Gaiabulbanix. (Nobyembre 5, 2015). Hydroxyapatite. . Nakuha noong Abril 19, 2018, mula sa: commons.wikimedia.org
5. Martin Neitsov. (2015, Nobyembre 25). Hüdroksüapatiidi kristallid. . Nakuha noong Abril 19, 2018, mula sa: commons.wikimedia.org
6. Wikipedia. (2018). Hydroxylapatite. Nakuha noong Abril 19, 2018, mula sa: en.wikipedia.org
7. Fiona Petchey. Tuka. Nakuha noong Abril 19, 2018, mula sa: c14dating.com