Struktur Hidroksiapatit, Sintesis, Kristal dan Penggunaan

itu hidroksiapatit adalah mineral kalsium fosfat, yang rumus kimianya adalah Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂. Bersama dengan mineral lain dan bahan organik tetap dihancurkan dan dipadatkan, ia membentuk bahan baku yang dikenal sebagai batuan fosfat. Istilah hidroksi mengacu pada anion OH^-.

Jika bukan anion itu fluorida, mineral itu akan disebut fluoroapatite (Ca₁₀(PO₄)₆(F)₂; dan begitu juga dengan anion lain (Cl^-, Br^-, CO₃^2-, dll.) Demikian juga, hidroksiapatit adalah komponen anorganik utama dari tulang dan enamel gigi, sebagian besar hadir dalam bentuk kristal.

Kemudian, itu adalah elemen vital dalam jaringan tulang makhluk hidup. Stabilitasnya yang sangat baik terhadap kalsium fosfat lainnya memungkinkannya menahan kondisi fisiologis, memberikan tulang karakteristik kekerasan mereka. Hydroxyapatite tidak sendirian: memenuhi fungsinya disertai dengan kolagen, protein berserat dari jaringan ikat.

Hidroksiapatit (atau hidroksilapatit) mengandung ion Ca²⁺, tetapi juga dapat mengandung kation lain dalam strukturnya (Mg²⁺, Na⁺), pengotor yang mengintervensi proses biokimia tulang lainnya (seperti remodeling).

Indeks

• 1 Struktur
• 2 Ringkasan
• 3 kristal hidroksiapatit
• 4 Penggunaan
  • 4.1 Penggunaan medis dan gigi
  • 4.2 Penggunaan hidroksiapatit lainnya
• 5 Sifat fisik dan kimia
• 6 Referensi

Struktur

Gambar atas menggambarkan struktur kalsium hidroksiapatit. Semua bola menempati volume setengah dari "laci" heksagonal, di mana setengah lainnya identik dengan yang pertama.

Dalam struktur ini bola hijau sesuai dengan kation Ca²⁺, sedangkan bola merah ke atom oksigen, bola oranye ke atom fosfor, dan bola putih ke atom hidrogen OH^-.

Ion fosfat dalam gambar ini memiliki cacat tidak menunjukkan geometri tetrahedral; sebaliknya, mereka terlihat seperti piramida berbasis persegi.

OH^- memberi kesan bahwa letaknya jauh dari Ca²⁺. Namun, unit kristal dapat terulang di atap yang pertama, sehingga menunjukkan kedekatan antara kedua ion. Juga, ion-ion ini dapat digantikan oleh yang lain (Na⁺ dan F.^-, misalnya).

Sintesis

Hydroxylapatite dapat disintesis oleh reaksi kalsium hidroksida dengan asam fosfat:

10 Ca (OH)₂ + 6 H₃PO₄ => Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ + 18 H₂O

Hydroxyapatite (Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂) dinyatakan oleh dua unit rumus Ca₅(PO₄)₃OH. 

Demikian juga, hidroksiapatit dapat disintesis melalui reaksi berikut:

10 Ca (TIDAK₃)_2.4 j₂O + 6 NH₄H₂PO₄ => Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂  +  20 NH₄TIDAK₃  + 52 H₂O

Mengontrol kecepatan presipitasi memungkinkan reaksi ini menghasilkan nanopartikel hidroksiapatit.

Kristal hidroksiapatit

Ion-ion dipadatkan dan tumbuh untuk membentuk biokristal yang kaku dan tahan. Ini digunakan sebagai biomaterial mineralisasi tulang.

Namun, itu membutuhkan kolagen, suatu dukungan organik yang berfungsi sebagai cetakan untuk pertumbuhannya. Kristal-kristal ini dan proses pembentukannya yang rumit akan tergantung pada tulang (atau gigi).

Kristal-kristal ini tumbuh diresapi dengan bahan organik, dan penerapan teknik mikroskop elektron memerinci mereka di gigi sebagai agregat dengan bentuk batang yang disebut prisma.

Penggunaan

Penggunaan medis dan gigi

Karena kesamaan dalam ukuran, kristalografi dan komposisi dengan jaringan keras manusia, nanohydroxyapatite menarik untuk digunakan dalam prostesis. Juga, nanohydroxyapatite bersifat biokompatibel, bioaktif, dan alami, selain tidak beracun atau radang.

Dengan demikian, keramik nanohydroxyapatite memiliki berbagai aplikasi, yang meliputi:

- Dalam pembedahan jaringan tulang digunakan untuk mengisi rongga pada bedah ortopedi, traumatologis, maksilofasial, dan gigi..

- Ini digunakan sebagai pelapis untuk implan ortopedi dan gigi. Ini adalah agen desensitisasi yang digunakan setelah pemutihan gigi. Ini juga digunakan sebagai agen remineralisasi dalam pasta gigi dan dalam pengobatan dini karies..

- Implan stainless steel dan titanium sering dilapisi dengan hidroksiapatit untuk mengurangi tingkat penolakannya.

- Ini adalah alternatif untuk cangkok tulang alogenik dan xenogenik. Waktu penyembuhan lebih pendek di hadapan hidroksiapatit daripada tidak ada.

- Nanohydroxyapatite sintetis meniru hidroksiapatit yang secara alami ada dalam dentin dan steroid apatite, sehingga penggunaannya menguntungkan dalam perbaikan enamel dan penggabungan dalam pasta gigi, serta pembilas mulut.

Penggunaan hidroksiapatit lainnya

- Hydroxyapatite digunakan dalam filter udara kendaraan bermotor untuk meningkatkan efisiensi dalam penyerapan dan dekomposisi karbon monoksida (CO). Ini mengurangi polusi lingkungan.

- Kompleks alginat-hidroksiapatit telah disintesis bahwa uji lapangan telah mengindikasikan bahwa ia mampu menyerap fluor melalui mekanisme pertukaran ion.

- Hydroxyapatite digunakan sebagai media kromatografi untuk protein. Ini menyajikan muatan positif (Ca⁺⁺) dan negatif (PO₄^-3), sehingga dapat berinteraksi dengan protein bermuatan listrik dan memungkinkan pemisahannya dengan pertukaran ion.

- Hydroxyapatite juga telah digunakan sebagai pendukung untuk elektroforesis asam nukleat. Pisahkan DNA dari RNA, serta DNA dari untai tunggal DNA dua-untai.

Sifat fisik dan kimia

Hydroxyapatite adalah padatan putih yang dapat menghasilkan warna keabu-abuan, kuning dan hijau. Karena merupakan padatan kristal, ia memiliki titik lebur yang tinggi, menunjukkan interaksi elektrostatik yang kuat; untuk hidroksiapatit, ini adalah 1100ºC.

Ini lebih padat daripada air, dengan kepadatan 3,05 - 3,15 g / cm³. Selain itu, secara praktis tidak larut dalam air (0,3 mg / mL), yang disebabkan oleh ion fosfat.

Namun, dalam media asam (seperti dalam HCl) itu larut. Kelarutan ini disebabkan oleh pembentukan CaCl₂, garam sangat larut dalam air. Juga, fosfat terprotonasi (HPO)₄^2- dan H.₂PO₄^-) dan berinteraksi lebih baik dengan air.

Kelarutan hidroksiapatit dalam asam adalah penting dalam patofisiologi karies. Bakteri dalam rongga mulut mengeluarkan asam laktat, produk dari fermentasi glukosa, yang menurunkan pH permukaan gigi menjadi kurang dari 5, sehingga hidroksiapatit mulai larut.

Fluoride (F^-) dapat menggantikan ion OH^- dalam struktur kristal. Ketika ini terjadi itu memberikan kontribusi resistensi terhadap hidroksiapatit dari enamel gigi terhadap asam.

Kemungkinan, resistensi ini mungkin disebabkan oleh ketidakmampuan CaF₂ terbentuk, menolak untuk "meninggalkan" kristal.

Referensi

1. Menggigil & Atkins. (2008). Kimia Anorganik (Ed. Keempat, Halaman 349, 627). Mc Graw Hill.
2. Fluidinova. (2017). Hidroksilapatit. Diperoleh pada 19 April 2018, dari: fluidinova.com
3. Victoria M., García Garduño, Reyes J. (2006). Hydroxyapatite, pentingnya dalam jaringan mineral dan aplikasi biomedisnya. TIP Jurnal Khusus dalam Ilmu Kimia-Biologis, 9 (2): 90-95
4. Gaiabulbanix. (05 November 2015). Hidroksiapatit. [Gambar] Diperoleh pada 19 April 2018, dari: commons.wikimedia.org
5. Martin.Neitsov. (25 November 2015). Hüdroksüapatiidi kristallid. [Gambar] Diperoleh pada 19 April 2018, dari: commons.wikimedia.org
6. Wikipedia. (2018). Hidroksilapatit. Diperoleh pada 19 April 2018, dari: en.wikipedia.org
7. Fiona Petchey. Tulang. Diperoleh pada 19 April 2018, dari: c14dating.com