Гідроксиапатит

Гідроксиапатит є мінералом, виготовленим з гідроксилфосфату кальцію.У цілому мінерал не є широко поширеним, хоча є деякі багаті родовища. Кістки і зуби хребетних також складаються з високим відсотком гідроксиапатиту.

Що таке гідроксиапатит?

Гідроксиапатит складається з гідроксильованого фосфату кальцію. У кристалі п’ять іонів кальцію пов'язано з трьома фосфатними іонами та одним гідроксильним іоном. Це іонна сполука, яка кристалізується в гексагональній кристалічній системі.

Гідроксильна група стабілізує весь кристал. З флуоропатитом і хлорапатитом гідроксиапатит утворює безшовну змішану серію. Гідроксиапатит зустрічається як супутній мінерал різних мінералів, таких як серпентиніт, сланцевий тальк або пегматит. Поки що мінерал виявлений приблизно в 250 місцях. Зовнішній вигляд окремих мінералів залежить від складу та співвідношення змішування з іншими супутніми мінералами.Гідроксиапатит також зустрічається всередині живих істот. Зокрема, кістки і зуби хребетних складаються з високого відсотка цього мінералу.

Крім гідроксиапатиту, вони містять також органічний матеріал у вигляді сполучної тканини та клітин. Завдяки майже чистому вмісту мінералу зубна емаль є найтвердішим матеріалом в організмі. Вміст його гідроксиапатиту становить понад 95 відсотків. Утворення гідроксиапатиту відбувається в рамках біомінералізації. Матеріал дуже стійкий і надзвичайно стійкий до фізичних та хімічних впливів. Кістки та зуби є важливим архівом життєвого середовища: лише кислоти, включаючи фруктові кислоти, повільно розкладають гідроксиапатит.

Функція, ефект та завдання

В організмі людини гідроксиапатит є найважливішою підтримуючою речовиною. Це надає скелетній системі необхідну міцність. Поряд із спеціальним матеріалом сполучної тканини, таким як колаген, в кістках, наприклад, створюється необхідна міцність на розрив та стійкість.

Склад кісток і зубів різний. Вирішальним фактором тут є частка гідроксиапатиту. Кістки складають близько 65 відсотків мінералу. Решту складають колаген та остеобласти. Кількість гідроксиапатиту в зубах значно вище. Тому зуби набагато твердіші, ніж кістки. Функція є визначальною для композиції. Кістки належать до опорно-рухового апарату. Їх різне вплив механічних сил вимагає певної гнучкості. Зуби використовуються для подрібнення їжі.

Для цього потрібні набагато сильніші сили і міцність, що також має бути відображено в більш твердому матеріалі. Зуби складаються із зовнішньої зубної емалі, дентину та зубної пульпи. Зубна емаль повинна бути дуже твердою і твердою, і тому вона складається з понад 95 відсотків гідроксиапатиту. Це робить його надзвичайно стійким до зовнішніх впливів. Дентин - кісткова речовина. До його складу входить 70-відсотковий гідроксиапатит. Більшість решти - сполучна тканина. Зубна пульпа або пульпа - це мережа судин і нервів, що постачають зуб.

Освіта, виникнення, властивості та оптимальні значення

Гідроксиапатит кісток і зубів утворюється як частина біомінералізації. В геологічному плані біомінералізація - це вже давній процес. Давні бактерії також утворилися липи кілька мільярдів років тому. Процес досі схожий. Певні клітини переводять іони мінералу в розчиненому стані.

Мінералізація відбувається шляхом насичення розчину відповідними іонами. Що стосується гідроксиапатиту, це іони кальцію та фосфату. Так звані остеобласти відповідають за мінералізацію кісток. Під час мінералізації вони перетворюються в остеоцити, які вже не здатні ділитися і утворюють мережу всередині затверділого мінералу. Біомінералізація відбувається в зубах аналогічним чином. Тут одонтобласти відповідають за мінералізацію.

Хвороби та розлади

Гідроксиапатит дуже стійкий. Але всередині кісток відбуваються постійні процеси розбудови та руйнування. Форма кістки повинна адаптуватися до самих різних вимог. Так постійно утворюється нова кісткова речовина. Однак завжди відбувається розпад кісткової речовини.

Якщо переважає процес зриву, розвивається те, що відомо як остеопороз. Процеси контролюються гормонами. Гормон паращитовидної залози відповідає за збалансований рівень кальцію в крові. Якщо є дефіцит кальцію, він активізує мобілізацію гідроксиапатиту з кісток. Гормон кальцитріол відповідає за всмоктування кальцію з їжі в кишечнику і мінералізацію в кістках. Обидва гормони є антагоністами. Якщо всмоктування кальцію з їжі порушено через те, що внаслідок нестачі вітаміну D утворюється лише невелика кількість кальцитріолу, кісткова резорбція переважає кісткоутворення. Зменшується щільність кісток і одночасно збільшується крихкість кісток.

Однак ці процеси дуже складні і в багатьох випадках ще не повністю зрозумілі. Гідроксилапатит також може розщеплюватися в зубах. Однак це не гормональні процеси. Фізіологічно зуб повинен тривати якомога довше, щоб можна було розчавити їжу. Однак бактеріальне розкладання залишків їжі утворює кислоти, здатні атакувати зубну емаль. Кислота розчиняє гідроксиапатит у іони кальцію та фосфатні іони, завдяки чому гідроксильний іон реагує з іоном водню кислоти з утворенням води. Потім іони кальцію та фосфатні іони розчиняються у воді.

Затяжна бактеріальна активність і постійне утворення кислоти з часом створюють отвір в зубній емалі. Без лікування карієс знищить зуб. Однак, використовуючи зубну пасту, що містить фторид, гідроксиапатит може бути перетворений у флуоропатит набагато стабільніший. Це дає можливість зупинити процес руйнування зубів на більш тривалий період.