的羟基磷灰石是磷酸钙矿物,其化学式为Ca 10(PO 4)6(OH)2。它与其他矿物以及粉碎和压实的有机物残留物一起,形成了被称为磷酸盐岩的原材料。术语羟基是指OH -阴离子。
如果不是这样的阴离子它是氟化物,矿物将被称为氟磷灰石(CA 10(PO 4)6(F)2;等等与其它阴离子(氯- ,溴-,CO 3 2-等)。羟基磷灰石是骨骼和牙釉质的主要无机成分,主要以晶体形式存在。
因此,它是生物骨骼组织中的重要元素。其对其他磷酸钙的极高稳定性使其可以承受生理条件,从而赋予骨骼独特的硬度。羟基磷灰石并不孤单:它在结缔组织中伴随胶原蛋白(一种胶原蛋白)的纤维蛋白发挥其功能。
羟基磷灰石(或羟基磷灰石)含有Ca 2+离子,但它也可以在其结构中容纳其他阳离子(Mg 2 +,Na +),杂质,这些杂质会干扰骨骼中的其他生化过程(例如它们的重塑)。
结构体
上图显示了羟基磷灰石钙的结构。所有球体都占据了六边形“抽屉”的一半的体积,其中另一半与前一半相同。
在这种结构中,绿色球体对应的Ca 2+阳离子,而红球对应于氧原子,橙色球体到磷原子,和OH的氢原子的白色球体- 。
该图像中的磷酸根离子具有不具有四面体几何形状的缺陷。取而代之的是,它们看起来像具有方形底面的金字塔。
OH -给人的印象是,它位于远离钙2+。但是,晶体单元可以在第一个的顶部重复出现,因此显示出两个离子之间的紧密距离。同样地,这些离子可被他人(钠被替换+和F - ,例如)。
合成
羟基磷灰石可以通过使氢氧化钙与磷酸反应来合成:
10 Ca(OH)2 + 6 H 3 PO 4 => Ca 10(PO 4)6(OH)2 + 18 H 2 O
羟基磷灰石(Ca 10(PO 4)6(OH)2)由两个式Ca 5(PO 4)3 OH的单元表示。
同样,可以通过以下反应合成羟基磷灰石:
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
控制沉淀速率允许该反应产生羟基磷灰石纳米颗粒。
羟基磷灰石晶体
离子压缩并生长以形成坚固的刚性生物晶体。这被用作骨骼矿化的生物材料。
但是,它需要胶原蛋白,这是一种有机支持物,可帮助其生长。这些晶体及其复杂的形成过程将取决于骨骼(或牙齿)。
这些晶体在有机物的浸渍下生长,电子显微镜技术的应用将它们以棒状聚集体(称为棱柱)的形式细化在牙齿上。
应用领域
医疗和牙科用途
由于纳米羟基磷灰石在尺寸,晶体学和组成上与人体的硬组织相似,因此纳米纳米磷灰石在假体中的使用很有吸引力。此外,纳米羟基磷灰石除了无毒或发炎外,还具有生物相容性,生物活性和天然性。
因此,纳米羟基磷灰石陶瓷具有多种应用,包括:
-在骨组织手术中,它用于填充骨科,创伤,颌面和牙科手术中的腔体。
-用作骨科和牙科植入物的涂层。它是牙齿增白后使用的脱敏剂。它也被用作牙膏和蛀牙的早期治疗中的再矿化剂。
-不锈钢和钛植入物通常涂有羟基磷灰石以降低其排斥率。
-它是异体和异种骨移植的替代品。有羟基磷灰石存在的愈合时间比无羟基磷灰石存在的时间短。
-合成的纳米羟基磷灰石模仿牙本质和牙釉质磷灰石中天然存在的羟基磷灰石,使其在牙釉质修复和牙膏中以及漱口水中的使用非常有利
羟基磷灰石的其他用途
-羟基磷灰石用于汽车空气滤清器,以提高其吸收和分解一氧化碳(CO)的效率。这减少了环境污染。
-合成了藻酸盐-羟基磷灰石复合物,现场测试表明该复合物能够通过离子交换机制吸收氟化物。
-羟基磷灰石用作蛋白质的色谱介质。它具有正电荷(Ca ++)和负电荷(PO 4 -3),因此它可以与带电荷的蛋白质相互作用,并可以通过离子交换将其分离。
-羟基磷灰石也已经用作核酸电泳的载体。可以从RNA分离DNA,也可以从双链DNA分离单链DNA。
物理和化学特性
羟基磷灰石是一种白色固体,可以呈现灰色,黄色和绿色色调。由于它是结晶固体,因此熔点高,表明强烈的静电相互作用。对于羟基磷灰石,这是1100ºC。
它比水更稠密,密度为3.05-3.15 g / cm 3。另外,由于磷酸根离子,它实际上不溶于水(0.3 mg / mL)。
但是,在酸性介质(如HCl)中是可溶的。这种溶解性是由于形成了CaCl 2(一种高度可溶于水的盐)。同样地,磷酸盐质子化(HPO 4 2-和H 2 PO 4 - ),相互作用,更好的程度与水。
羟基磷灰石在酸中的溶解性在龋齿的病理生理中很重要。口腔中的细菌会分泌乳酸,这是葡萄糖发酵的产物,可将牙齿表面的pH值降至5以下,因此羟基磷灰石开始溶解。
氟(F - )可以代替OH -离子在晶体结构中。发生这种情况时,它可以使牙釉质的羟基磷灰石具有抗酸性。
该电阻可能是由于形成的CaF 2的不溶性所致,拒绝“离开”晶体。
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