- Struttura
- Sintesi
- Cristalli di idrossiapatite
- applicazioni
- Uso medico e dentale
- Altri usi dell'idrossiapatite
- Proprietà fisiche e chimiche
- Riferimenti
L' idrossiapatite è un minerale di fosfato di calcio, la cui formula chimica è Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 . Insieme ad altri minerali e resti di materia organica frantumata e compattata, forma la materia prima nota come roccia fosfatica. Il termine idrossi si riferisce all'OH - anione .
Se invece di quell'anione fosse fluoruro, il minerale si chiamerebbe fluoroapatite (Ca 10 (PO 4 ) 6 (F) 2 ; e così con altri anioni (Cl - , Br - , CO 3 2– , ecc.). , l'idrossiapatite è il principale componente inorganico delle ossa e dello smalto dentale, presente prevalentemente in forma cristallina.
Quindi, è un elemento vitale nei tessuti ossei degli esseri viventi. La sua grande stabilità contro altri fosfati di calcio gli consente di resistere a condizioni fisiologiche, conferendo alle ossa la loro caratteristica durezza. L'idrossiapatite non è sola: svolge la sua funzione accompagnata dal collagene, una proteina fibrosa nei tessuti connettivi.
L'idrossiapatite (o idrossiapatite) contiene ioni Ca 2+ , ma può ospitare nella sua struttura anche altri cationi (Mg 2+ , Na + ), impurità che intervengono in altri processi biochimici delle ossa (come il loro rimodellamento).
Struttura
L'immagine in alto illustra la struttura dell'idrossiapatite di calcio. Tutte le sfere occupano il volume della metà di un "cassetto" esagonale, dove l'altra metà è identica alla prima.
In questa struttura, le sfere verdi corrispondono ai cationi Ca 2+ , mentre le sfere rosse corrispondono agli atomi di ossigeno, le sfere arancioni agli atomi di fosforo e le sfere bianche all'atomo di idrogeno di OH - .
Gli ioni fosfato in questa immagine hanno il difetto di non esibire una geometria tetraedrica; invece sembrano piramidi con basi quadrate.
OH - dà l'impressione che si trovi lontano da Ca 2+ . Tuttavia, l'unità cristallina può ripetersi sul tetto del primo, mostrando così la stretta vicinanza tra i due ioni. Allo stesso modo, questi ioni possono essere sostituiti da altri (Na + e F - , ad esempio).
Sintesi
L'idrossiapatite può essere sintetizzata facendo reagire l'idrossido di calcio con l'acido fosforico:
10 Ca (OH) 2 + 6 H 3 PO 4 => Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 + 18 H 2 O
L'idrossiapatite (Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ) è espressa da due unità di formula Ca 5 (PO 4 ) 3 OH.
Allo stesso modo, l'idrossiapatite può essere sintetizzata attraverso la seguente reazione:
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
Il controllo della velocità di precipitazione consente a questa reazione di generare nanoparticelle di idrossiapatite.
Cristalli di idrossiapatite
Gli ioni si compattano e crescono fino a formare un biocristallo forte e rigido. Questo è usato come biomateriale per la mineralizzazione delle ossa.
Tuttavia, ha bisogno del collagene, un supporto organico che funge da stampo per la sua crescita. Questi cristalli e i loro complicati processi di formazione dipenderanno dall'osso (o dal dente).
Questi cristalli crescono impregnati di materia organica e l'applicazione di tecniche di microscopia elettronica li dettaglia sui denti come aggregati a forma di bastoncello chiamati prismi.
applicazioni
Uso medico e dentale
A causa della sua somiglianza in termini di dimensioni, cristallografia e composizione al tessuto umano duro, la nanoidrossiapatite è attraente per l'uso nelle protesi. Inoltre, la nanoidrossiapatite è biocompatibile, bioattiva e naturale, oltre ad essere atossica o infiammatoria.
Di conseguenza, la ceramica nanoidrossiapatite ha una varietà di applicazioni, tra cui:
- Nella chirurgia del tessuto osseo, viene utilizzato per il riempimento di cavità in studi ortopedici, traumatologici, maxillo-facciali e odontoiatrici.
- Viene utilizzato come rivestimento per impianti ortopedici e dentali. È un agente desensibilizzante utilizzato dopo lo sbiancamento dei denti. È anche usato come agente rimineralizzante nei dentifrici e nel trattamento precoce delle carie.
- Gli impianti in acciaio inossidabile e titanio sono spesso rivestiti con idrossiapatite per ridurre il loro tasso di rigetto.
- È un'alternativa agli innesti ossei allogenici e xenogenici. Il tempo di guarigione è più breve in presenza di idrossiapatite che in sua assenza.
- La nanoidrossiapatite sintetica imita l'idrossiapatite naturalmente presente nella dentina e nell'apatite dello smalto, rendendola vantaggiosa per l'uso nella riparazione dello smalto e nell'incorporazione nei dentifrici, così come nei collutori
Altri usi dell'idrossiapatite
- L'idrossiapatite viene utilizzata nei filtri dell'aria degli autoveicoli per aumentare la loro efficienza nell'assorbire e decomporre il monossido di carbonio (CO). Ciò riduce l'inquinamento ambientale.
- È stato sintetizzato un complesso alginato-idrossiapatite che test sul campo hanno indicato che è in grado di assorbire il fluoro attraverso il meccanismo di scambio ionico.
- L'idrossiapatite è utilizzata come mezzo cromatografico per le proteine. Ha cariche positive (Ca ++ ) e negativi oneri (PO 4 -3 ), in modo che possa interagire con le proteine caricate elettricamente e consentire la loro separazione mediante scambio ionico.
- L'idrossiapatite è stata utilizzata anche come supporto per l'elettroforesi degli acidi nucleici. È possibile separare il DNA dall'RNA, così come il DNA a filamento singolo dal DNA a due filamenti.
Proprietà fisiche e chimiche
L'idrossiapatite è un solido bianco che può assumere toni grigiastri, gialli e verdastri. Essendo un solido cristallino, ha punti di fusione elevati, indicativi di forti interazioni elettrostatiche; per l'idrossiapatite, questo è 1100ºC.
È più denso dell'acqua, con una densità di 3,05 - 3,15 g / cm 3 . Inoltre, è praticamente insolubile in acqua (0,3 mg / ml), a causa degli ioni fosfato.
Tuttavia, in mezzi acidi (come in HCl) è solubile. Questa solubilità è dovuta alla formazione di CaCl 2 , un sale altamente solubile in acqua. Allo stesso modo, i fosfati sono protonati (HPO 4 2– e H 2 PO 4 - ) e interagiscono in modo migliore con l'acqua.
La solubilità dell'idrossiapatite negli acidi è importante nella fisiopatologia della carie. I batteri nella cavità orale secernono acido lattico, un prodotto della fermentazione del glucosio, che abbassa il pH della superficie del dente a meno di 5, quindi l'idrossiapatite inizia a dissolversi.
Il fluoro (F - ) può sostituire gli ioni OH - nella struttura cristallina. Quando ciò accade, fornisce resistenza all'idrossiapatite nello smalto dentale contro gli acidi.
Probabilmente, questa resistenza può essere dovuta all'insolubilità del CaF 2 formato, che rifiuta di "lasciare" il cristallo.
Riferimenti
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- Wikipedia. (2018). Idrossiapatite. Estratto il 19 aprile 2018 da: en.wikipedia.org
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