Hydroksyapatyt (HAp) to fosforan wapnia podobny pod względem morfologii i składu do twardych tkanek człowieka1. W szczególności ma strukturę heksagonalną2, 3i stechiometryczny stosunek Ca/P wynoszący 1,67, co jest wartością identyczną jak w przypadku apatytu kostnego2, 4, 5.
Ważną cechą hydroksyapatytu jest jego stabilność w porównaniu do innych fosforanów wapnia. Termodynamicznie hydroksyapatyt jest najbardziej stabilnym związkiem fosforanu wapnia w warunkach fizjologicznych, takich jak temperatura, pH i skład płynów ustrojowych.2.
Wraz z rozwojem nanotechnologii zauważono znaczący wpływ na naukę o materiałach. Produkcja nanomateriałów zyskała znaczną uwagę w zakresie adsorpcji, katalizy i zastosowań optycznych, szczególnie gdy zaangażowane są biomateriały6.
Nano-hydroksyapatyt (nano-HAp) wzbudza zainteresowanie jako biomateriał do zastosowań protetycznych ze względu na podobieństwo rozmiaru, krystalografii i składu chemicznego do ludzkiej tkanki twardej. Szkliwo kości i zębów w dużej mierze składa się z formy tego minerału.
Ze względu na swoje wyjątkowe właściwości6:
·Biokompatybilność
·Bioaktywność
· Osteokonduktywność
·Brak toksyczności i niezapalny charakter
Nano-hydroksyapatytowa bioceramika ma wiele zastosowań, w tym:6:
·Inżynieria tkanki kostnej
·Wypełniacze ubytków kostnych w chirurgii ortopedycznej, traumatologicznej, kręgosłupa, szczękowo-twarzowej i stomatologicznej.
·Powłoki na implanty ortopedyczne i stomatologiczne
·Rekonstrukcja ubytków przyzębia
·Powiększanie wyrostka zębodołowego
·Leczenie endodontyczne, np. pokrycie miazgi
· Naprawa perforacji mechanicznych furkacji i tworzenie bariery wierzchołkowej
·Wypełniacze do wzmacniania cementu szkło-jonomerowego (GIC) do wypełnień i żywicy kompozytowej do wypełnień
·Środek odczulający po wybielaniu zębów
·Środek remineralizujący w pastach do zębów
·Leczenie wczesnych zmian próchnicowych
· Dostarczanie leków i genów
Przegląd literatury pokazuje, że ryzyko związane z ekspozycją na nanocząsteczkowy fosforan wapnia w dawkach, które są zwykle stosowane w biomedycynie, produktach opieki zdrowotnej i kosmetykach, jest bardzo niskie i najprawdopodobniej w ogóle nie występuje. Ponadto stwierdza się w nim, że w każdych rozsądnych warunkach nanocząsteczki fosforanu wapnia można uznać za bezpieczne dla ludzi.7.
|
Nazwa IUPAC |
Wodorotlenek pięciowapniowy trifosforan |
|
numer CAS |
12167-74-7 |
|
Numer WE |
235-330-6 |
|
Synonimy |
Hydroksyapatyt (nr CAS1306-06-5), Hydroksyapatyt, Hydroksyapatyt wapnia |
|
Wzór chemiczny |
Ca10(PO4)6(OH)2 |
|
Waga molekularna |
1004,6 g/mol |
------ Zastosowanie medyczne ------
Implantaty z tytanu i stali nierdzewnej są często pokrywane powłokami hydroksyapatytowymi, aby oszukać organizm i zmniejszyć wskaźnik odrzucenia implantu. Hydroksyapatyt może być również stosowany w przypadkach, gdy występują puste przestrzenie lub defekty kości. Proces ten odbywa się poprzez umieszczanie proszków, bloków lub kulek materiału w dotkniętych obszarach kości.
Ze względu na swoją bioaktywność, pobudza kość do wzrostu i przywraca ubytek. Proces ten może być alternatywą dla allogenicznych i ksenogenicznych przeszczepów kości. Zazwyczaj skutkuje krótszym czasem gojenia niż ten obserwowany, gdy nie użyto hydroksyapatytu.
------ Higiena jamy ustnej Zastosowanie ------
Skład szkliwa to 97% wag. nano-hydroksyapatytu i 3% wag. materiału organicznego i wody. W zębinie nano-hydroksyapatyt stanowi 70% wag.8.
Ponieważ nano-hydroksyapatyt jest głównym składnikiem szkliwa, nadaje on świetlistobiały wygląd i eliminuje rozproszone odbicie światła, zamykając małe pory na powierzchni szkliwa.
Syntetyczny nano-hydroksyapatyt imituje rozmiar naturalnego hydroksyapatytu zębinowego lub apatytu szkliwa. Wyniki eksperymentów wykazują zalety nano-hydroksyapatytu w naprawie szkliwa9-10, co doprowadziło do jego włączenia do past do zębów i płynów do płukania jamy ustnej w celu wspomagania odbudowy zdemineralizowanych powierzchni szkliwa lub zębiny poprzez osadzanie nanocząsteczek hydroksyapatytu w ubytkach11.
------ Inne obszary ------
Eksperymentalne nanostrukturyzowane kompozytowe filtry powietrza zawierające hydroksyapatyt okazały się skuteczne w pochłanianiu i rozkładaniu CO2, co może ostatecznie doprowadzić do ich wykorzystania w redukcji zanieczyszczeń spalin samochodowych12.
W 2014 r. zsyntetyzowano i przetestowano w terenie kompozyt alginianu/nanohydroksyapatytu jako adsorbent fluoru. Ten biokompozyt usuwał fluor poprzez mechanizm wymiany jonowej i jest zarówno biokompatybilny, jak i biodegradowalny13.
Ostatnio zaczęto stosować ją w katalizie14-16i separacja białek17zostały opracowane i pomyślnie przetestowane przy użyciu nanostrukturalnych fosforanów wapnia, co sugeruje, że wiele innowacyjnych zastosowań tych materiałów dopiero nastąpi.
Hydroksyapatyt (obraz z mikroskopu elektronowego)
1. Skala nano (typ igły)
2. Skala mikronowa (sferyczna)
3. Poziom mikronów (typ igłowy)
3. Poziom mikronowy (krótki typ pręta)
