Hidroksiapatit

Hidroksiapatit ili hidroksilapatit (HA) se prirodno javlja u mineralima kalcij apatit a formule Ca5(PO4)3(OH), koja se obično piše kao Ca10(PO4)6(OH)2 da bi se označilo da kristalne jedinice imaju dva oblika. Hidroksilapatit je krajnji član kompleksa apatitne grupe. OH- ion može zamijeniti fluorid, hlorid ili karbonat, dajući fluorapatit ili hlorapatit. Kristalizira u šestougaoni kristalni sistem). Čisti hidroksilapatite je prah bijele boje. Međutim, u prirodi se apatiti mogu također imati smeđu, žutu ili zelenu boju, poredivu sa diskoloracijom zubne fluoroze .

Do 50% volumena i 7% mase apatita je modificirano u oblik hidroillapatit (poznat kao koštani.[1]

Gazirani kalcij-deficitarni hidroksilapatite je glavni mineral zubne cakline i dentina. Hidroksilapatitni kristali su također nalaze u malim kalcifikacijama (u epifizi i drugim strukturama) poznat kao corpora arenacea ili moždani pijesak.

Hemijska sinteza hidroksiapatitaUredi

Hidroksiapatit se može sintetizirati primjenom nekoliko metoda, kao što su vlažno kemijsko taloženje, biomimetsko taloženje, sol-gel put (mokro-hemijski) ili elektrohemijski. Predložena je i sinteza hidroksiapatita iz nanokristalne suspenzije, po slijedećoj jednadžbi reakcije:
10Ca (OH) 2 + 6H3PO4 → Ca10(PO4)6(OH)2 + 18H2O .

Neka istraživanja su ukazala da se sinteza hidroksiapatit preko mokro-kemijskog puta može poboljšati moć ultrazvuka. U ultrazvučno stimuliranje sinteze (sono-sinteza) hidroksiapatita je uspješna tehnika za proizvodnju nanostrukturiranog hidroksiapatita sa visokim standardima kvaliteta. Ultrazvučni put omogućava da se proizvede nano-kristalni hidroksiapatit kao i modificiranih čestica, npr. ljuska sržne nanosfere i kompoziti.[2]

Kalcij deficijentni hidroksapatitUredi

Kalcij deficijentni (ne-stehiometrijski) hidroksiapatit,
Ca10-x(PO4)6-x(HPO4)x(OH)2-x, gdje je:
x = (između 0 i 1) ima Ca/P odnos 1,67 - 1,5.
Ca/P odos se često upotrebljava u raspravamao kalcij fosfatnih faza.

Stoihiometrijski apatit Ca10(PO4)6(OH)2 ima Ca/P odnos 10:6, uz normalno ispoljavanje 1.67.
Nestoihiometrijske faze imaju hidroksiapatitnu strukturu sa (Ca2+) i anion (OH) slobodna mjesta.
Mjesta tako zauzimaju fosfatni anioni u stehiometrijskom hidroksiapatitu, zauzima fosfat ili vodik fosfat u HPO42–, anion.

Preparacija ove kalcijske deficijentne faze može se prirediti precipitacijom iz a mješavine kalcij nitrata i diamonij fosfata sa željenim Ca/P odnosom, npr. za dobijanje uzorka sa Ca/P odnosom 1,6.[3]

9.6Ca(NO3)2 + 6(NH4)2HPO4 → Ca9.6 (PO4)5.6 (HPO4)0.4 (OH)1.6

Sintiziranje ove nestehiometrijske faze formira čvrstu fazu koja je intimna mješavina trikalcijum fosfata i hidroksiapatita, zvanu bifazni kalcijum fosfat

Ca10-x(PO4)6-x(HPO4)x(OH)2-x → (1-x)Ca10(PO4)6(OH)2 + 3xCa3(PO4)2

Upotreba u mediciniUredi

 
Fleksibilni hidrogel-HA kompozit, koji je organogeni mineralni matriksni odnos približan onom u ljudskpj kosti

U ljudskom tijelu, hidroksilapatit se može naći u zubima i kostima. Dakle, on se obično koristi kao punilo u zamijeni amputiranih kostiju ili kao premaz za poboljšanje srastanjakosti i urastanje protetskih implantata. Iako postoje i mnogi drugi materijali sa sličnim ili čak identičnim kemijskim konfiguracijama, tijelo reagira na njih vrlo različito. koralski kosturi se mogu, pod visokim temperaturama, pretvoriti u hidroksilapatit. Porozne strukture omogućuju relativno brzo urastanje unatoč početne mehaničke čvrstoće. Prednost mu je i u tome što visoka temperatura spaljuje bilo koje organske molekula, kao što su proteini, prevenira imuni odgovor i odbijanje.

Upotreba u arheologijiUredi

U arheologiji, hydroksiapatite iz ljudi i životinja ostaje i nakon smrti. Analizom se može rekonstruirati drevna prehrana. U mineralnim frakcijama kosti i zuba djeluje kao rezervoar elemenata u tragovima, uključujući i stroncij. Utvrđeno je da je odnos stroncij a i kalcija u kosti hydroksiapatit uglavnom odražava ishranu životinja u periodu prije smrti, kada se formirala kost (5-10 godina u slučaju posmrtnih ostataka), ili u slučaju dentalne mineralizacije u djetinjstvu. Analiza omjera Sr/Ca omogućava određivanje ishrane individua i njihovu klasifikaciju kao mesojeda, biljojeda ili svaštojeda , kao i da li su bili pretežno morske ili kopnene životinje. Međutim, teškoća kompenzacije za post-mortem kontaminaciju arheoloških uzoraka u interakciji sa podzemnim svijetom i dalje bacaju sumnju na pouzdanost metoda. Analiza stabilnih izotopa ima sviše alternativa, iako stroncij i drugi tragovi minerala obično koriste za stomatološke uzorake, obično u situacijama kada je to nemoguće a sadržaj kolagena kosti se potpuno raspao za proučavanje paleolitskog uzoraka.

Fluorizacija hidroksiapatitaUredi

Tzv. metod fluora se ubraja u metode relativne hronologije, pdnosno datiranja nalaza iz geološke prošlosti. Zasniiva se na pojavi da slobodni ioni ovog elementa (iz podzemnih voda) spontano ispoljavaju jak afinitet prema hidroksiapatitu (iz kostiju) pa, reagujuéi s njim, stvaraju postojani fluorapatit:

3Ca3(PO4)2 x Ca(OH)2 +2F → 3Ca3(PO4)2 x CaF2 + 3(OH)2,
pri čemu maksimum fiksiranog fluora u kostima iznosi 3,8%. Pokušaji primjene ovog metoda u apsolutnom datiranju osteoloških ostataka odbačeni su ubjedljivim dokazima da na količinu formiranog fluorapatita značajno utiču i uslovi fosilizacije. Zato se u suvremenoj (paleo)antropologiji "metod fluora" primjenjuje isključivo u relativno-hronološkim istraživanjima (različito fluoriziranih) kostiju sa istog lokaliteta, uz ogradu da se ne preporučiuje za odgovarajuća istraživanja na terenima koji su ekstremno bogati fluorom, niti u specifičnim uvjetima osteomineralizacije u tropskim područjima.[4][5]

Također pogledajteUredi

ReferenceUredi

  1. ^ Junqueira L. C., Carneiro J. (2003): Basic Histology, Text & Atlas. McGraw-Hill Companies, ISBN 0-07-137829-4.
  2. ^ Sono-Synthesis of Nano-Hydroxyapatite
  3. ^ [1][mrtav link]
  4. ^ Hadžiselimović R. (1986): Uvod u teoriju antropogeneze. Svjetlost, Sarajevo, ISBN 9958-9344-2-6.
  5. ^ Campbell B. G. (2009): Human evolution: An introduction to mans adaptations. British Museum of Natural History, London, ISBN 0-202-02041-X; ISBN 0-202-02042-8.