Hydroksyapatyt - Polski Serwis Naukowy

Hydroksyapatyt – minerał zbudowany z hydroksyfosforanu wapnia (sześcioortofosforanu(V) dwuwodorotlenku dziesięciowapnia) o wzorze chemicznym Ca10(PO4)6(OH)2 [zapisywanym też jako 3Ca3(PO4)2•Ca(OH)2)]. Stanowi mineralne rusztowanie tkanki łącznej, odpowiedzialnej za mechaniczną wytrzymałość kości.

Koralowce (Anthozoa, z gr. anthos – kwiat + zoon – zwierzę, kwiatozwierz) – gromada wyłącznie morskich, skałotwórczych parzydełkowców (Cnidaria) występujących jedynie pod postacią polipa, zwykle kolonijnie, na niewielkich głębokościach, przytwierdzonych do dna morskiego, głównie w strefie ciepłej i gorącej, w dobrze naświetlonych i natlenionych wodach. W zapisie kopalnym znane są od kambru. Do najbardziej znanych przedstawicieli koralowców należą m.in.: koral czerwony (Corallium rubrum), zwany również szlachetnym, rafotwórcze korale madreporowe (Madreporaria) oraz koral korkowiec (Alcyonium palmatum). W polskiej strefie Bałtyku odnotowano 2 rzadko spotykane gatunki ukwiałów (Tealia felina i Halcampa duodecimcirrata). Trwałe struktury wapienne wytwarzane przez koralowce są podstawą do powstawania nowego ekosystemu znanego jako rafa koralowa.

Wapń (Ca, łac. calcium) - nazwa ta pochodzi od łacińskiego rzeczownika calx - wapno, co oznacza więc "metal z wapna", pierwiastek chemiczny z grupy metali ziem alkalicznych w układzie okresowym.

Oznaczenia skrótowe

HAp

OHAp

Występowanie

Hydroksyapatyt występuje w przyrodzie w postaci minerałów oraz jest nieorganicznym składnikiem kości i zębów. Stanowi w nich rusztowanie zapewniające mechaniczne właściwości. W kościach ma postać bardzo długich kryształów, tzw. mikrofibryl, stosunek ich długości do szerokości sięga 1000 do 1.

Minerał (fr. minéral, od celt. mina – kopalnia) – pierwiastek lub związek chemiczny będący normalnie ciałem krystalicznym, którego struktura ukształtowała się w wyniku procesów geologicznych. Do minerałów zalicza się także:

Korozja - ogólna nazwa procesów niszczących mikrostrukturę materiału, które prowadzą do jego rozpadu. Korozja zachodzi pod wpływem chemicznej i elektrochemicznej reakcji materiału z otaczającym środowiskiem.

Syntetyczny hydroksyapatyt wytwarza się również w celach medycznych. Z uwagi na nienajlepsze własności mechaniczne nie stosuje się go na całe implanty, lecz dzięki dobrej biozgodności znalazł zastosowanie do stymulowania rozwoju kości w niewielkich ubytkach kostnych oraz jako pokrycia na wszczepy (np. endoproteza biodra). Dzieje się tak, gdyż stosunek zawartości wapnia do fosforu w hydroksyapatycie jest prawie taki sam jak w kościach. Tytanowe implanty, które pokrywa się hydroksyapatytem, posiadają wiele zalet:

Fluorek wapnia (CaF2) - nieorganiczny związek chemiczny, sól kwasu fluorowodorowego i wodorotlenku wapnia. Białe, bezwonne ciało stałe; pKso 10,5. Występujący w naturze jako fluoryt.

Stechiometria – dział chemii zajmujący się stosunkami ilościowymi przemian związków chemicznych zachodzących w czasie reakcji chemicznych. Stechiometria zajmuje się ustaleniem w jakich proporcjach ilościowych reagują z sobą związki chemiczne i jakie są proporcje substratów do produktów. Proporcje te wylicza się na podstawie równań chemicznych analizowanych reakcji oraz znajomości mas cząsteczkowych substratów i produktów.

kość w kontakcie z takim implantem zaczyna obrastać go tkanką kostną, eliminując jednocześnie negatywne skutki korozji

obrastający tkanką kostną implant nie wymaga użycia tzw. cementu kostnego, który z biegiem lat może się luzować, powodując bóle u pacjentów

Wytwarzanie syntetycznego hydroksyapatytu

Metody produkcji ceramiki hydroksyapatytowej bazują na wytwarzaniu proszków, które się następnie spieka. Jako substraty stosuje się substancje pochodzenia naturalnego (minerały: brushyt, monetyt oraz argonit produkowany ze sproszkowanych koralowców) oraz odczynniki chemiczne. Stosuje się kilka metod wytwarzania proszków:

Tkanka łączna (łac. textus connectivus) - jedna z podstawowych tkanek zwierzęcych, jest charakterystyczna dla zwierząt przechodzących dwie fazy gastrulacji i powstaje z mezenchymy, choć niektóre komórki pochodzą z neuroektodermy.

Ciało krystaliczne – rodzaj ciała stałego, w którym cząsteczki, atomy lub jony nie mają pełnej swobody przemieszczania się w objętości ciała i zajmują ściśle określone miejsca w sieci przestrzennej – mogą jedynie drgać wokół położenia równowagi.

Metody mokre: opierają się na reakcjach zachodzących w roztworach wodnych takich jak: reakcje zobojętniania kwasów i zasad lub reakcje między roztworami soli.

Metody suche: reakcje, w których substraty znajdują się w stanie stałym.

Metody hydrotermalne: wytwarzanie przeprowadza się w warunkach podwyższonego ciśnienia pary wodnej (0,2-8,5 MPa) i temperatury (900-1000 °C).

Metody topnikowe: metody te dają dobre efekty wytwarzania apatytów o stechiometrii zbliżonej do hydroksyapatytu, ale zawierające domieszki. Reakcja zachodzi pomiędzy sproszkowanymi substratami (dostarczającymi Ca i P) a topnikami takimi jak B2O3, CaF2, CaCl2.

Inne: a wśród nich: metoda zol-żel, elektrokrystalizacja, liofilizacja.

Warstwy wierzchnie z hydroksyapatytu są nakładane głównie technikami plazmowymi.

Reakcja zobojętniania (neutralizacji) - reakcja chemiczna między kwasem a zasadą, która prowadzi do zmiany pH środowiska reakcji w kierunku bardziej obojętnego odczynu. W jej wyniku powstaje sól i często, choć nie zawsze, woda. W innym sensie zobojętnianie to każda reakcja, która prowadzi do zmiany pH środowiska, niekoniecznie między kwasem i zasadą, ale także między solą i kwasem lub zasadą, dwoma kwasami, dwiema zasadami, a nawet dwiema solami.

Tlenek boru (trójtlenek dwuboru, tritlenek diboru, bezwodnik kwasu borowego, B2 O3) – nieorganiczny związek chemiczny z grupy tlenków niemetali, tlenek na III stopniu utlenienia. Jest w warunkach normalnych bezbarwnym ciałem stałym. Występuje w dwóch odmianach: szklistej (temp. mięknienia 209 °C) i krystalicznej (temp. topnienia 450 °C). Jest kruchy, higroskopijny.

Zobacz też

W Wikimedia Commons znajdują się multimedia związane z tematem:
Hydroksyapatyt

apatyt