Estrutura de Hidroxiapatita, Síntese, Cristais e Usos



O hidroxiapatita é um mineral de fosfato de cálcio, cuja fórmula química é Ca10(PO4)6(OH)2. Juntamente com outros minerais e restos de matéria orgânica esmagados e compactados, forma a matéria-prima conhecida como rocha fosfática. O termo hidroxi refere-se ao anião OH-.

Se em vez desse ânion fosse flúor, o mineral seria chamado fluoroapatita (Ca10(PO4)6(F)2; e assim com outros aniões (Cl-Br-CO32-, etc.). Da mesma forma, a hidroxiapatita é o principal componente inorgânico dos ossos e esmalte dentário, predominantemente na forma cristalina.

Então, é um elemento vital nos tecidos ósseos dos seres vivos. A sua grande estabilidade contra outros fosfatos de cálcio permite-lhe resistir a condições fisiológicas, conferindo aos ossos a sua dureza característica. A hidroxiapatita não está sozinha: ela cumpre sua função acompanhada de colágeno, a proteína fibrosa dos tecidos conjuntivos.

Hidroxiapatita (ou hidroxiapatita) contém íons Ca2+, mas também pode conter outros cátions em sua estrutura (Mg2+Na+), impurezas que interferem em outros processos bioquímicos dos ossos (como a remodelação).

Índice

  • 1 estrutura
  • 2 Resumo
  • 3 cristais de hidroxiapatita
  • 4 usos
    • 4.1 Uso médico e odontológico
    • 4.2 Outras utilizações da hidroxiapatite
  • 5 Propriedades físicas e químicas
  • 6 referências

Estrutura

A imagem superior ilustra a estrutura da hidroxiapatita de cálcio. Todas as esferas ocupam o volume da metade de uma "caixa" hexagonal, onde a outra metade é idêntica à primeira.

Nesta estrutura as esferas verdes correspondem aos cátions Ca2+, enquanto as esferas vermelhas para os átomos de oxigênio, as esferas laranja para os átomos de fósforo e as esferas brancas para o átomo de hidrogênio do OH-.

Os íons de fosfato nesta imagem têm o defeito de não exibir uma geometria tetraédrica; em vez disso, eles se parecem com pirâmides quadradas.

O OH- dá a impressão de que está localizado longe do Ca2+. No entanto, a unidade cristalina pode se repetir no telhado da primeira, mostrando assim a proximidade entre os dois íons. Além disso, esses íons podem ser substituídos por outros (Na+ e F-, por exemplo).

Síntese

A hidroxiapatita pode ser sintetizada pela reação do hidróxido de cálcio com o ácido fosfórico:

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

Hidroxiapatita (Ca10(PO4)6(OH)2) é expresso por duas unidades de fórmula Ca5(PO4)3OH

Da mesma forma, a hidroxiapatita pode ser sintetizada através da seguinte reação:

10 Ca (NÃO3)2.4H2O + 6 NH4H2PO4 => Ca10(PO4)6(OH)2 + 20 NH4NÃO3 + 52 H2O

O controle da velocidade de precipitação permite que essa reação gere nanopartículas de hidroxiapatita.

Cristais de hidroxiapatita

Os íons são compactados e crescem para formar um biocristal rígido e resistente. Isso é usado como um biomaterial da mineralização óssea.

No entanto, precisa de colágeno, suporte orgânico que serve como molde para o seu crescimento. Esses cristais e seus complicados processos de formação dependerão do osso (ou do dente).

Estes cristais crescem impregnados com matéria orgânica, e a aplicação de técnicas de microscopia eletrônica os detalha nos dentes como agregados com formas de bastonetes chamados prismas.

Usos

Uso médico e odontológico

Devido à sua similaridade em tamanho, cristalografia e composição com tecido humano duro, a nano-hidroxiapatita é atraente para uso em próteses. Além disso, a nano-hidroxiapatita é biocompatível, bioativa e natural, além de não ser tóxica ou inflamatória.

Por conseguinte, as cerâmicas de nano-hidroxiapatite têm uma variedade de aplicações, que incluem:

- Na cirurgia de tecido ósseo é utilizado no preenchimento de cavidades em cirurgias ortopédicas, traumatológicas, maxilofaciais e odontológicas.

- É usado como revestimento para implantes ortopédicos e odontológicos. É um agente dessensibilizante usado após o clareamento dental. Também é usado como agente remineralizante em pastas de dentes e no tratamento precoce da cárie.

- implantes de aço inoxidável e titânio são frequentemente revestidos com hidroxiapatite a um abrandamento da rejeição.

- É uma alternativa aos enxertos ósseos alogênicos e xenogênicos. tempo de cicatrização é mais curto na presença de hidroxiapatita que na sua ausência.

- sintéticas imita nanohidroxiapatita hidroxiapatita naturalmente presentes na dentina e esmáltica apatite, o que é vantajoso para utilização na reparação do esmalte e incorporação em pastas de dentes e colutórios em

Outros usos da hidroxiapatita

- A hidroxiapatita é usado em filtros de ar de veículos a motor para aumentar a eficiência destes absorção e decomposição de monóxido de carbono (CO). Isso reduz a poluição ambiental.

- Um complexo de alginato-hidroxiapatita foi sintetizado que testes de campo indicaram que ele é capaz de absorver flúor através do mecanismo de troca iônica.

- A hidroxiapatita é usada como um meio cromatográfico para proteínas. Isso apresenta cargas positivas (Ca++) e negativo (PO4-3), para que possa interagir com proteínas eletricamente carregadas e permitir sua separação por troca iônica.

- A hidroxiapatita também tem sido utilizada como suporte para a eletroforese de ácidos nucléicos. Separe o DNA do RNA, bem como o DNA de uma única fita de DNA de duas fitas.

Propriedades físicas e químicas

A hidroxiapatita é um sólido branco que pode adquirir tons acinzentados, amarelos e verdes. Por ser um sólido cristalino, possui altos pontos de fusão, indicativos de fortes interações eletrostáticas; para hidroxiapatita, isso é 1100 ºC.

É mais denso que a água, com uma densidade de 3,05 - 3,15 g / cm3. Além disso, é praticamente insolúvel em água (0,3 mg / mL), devido aos íons fosfato.

No entanto, em meio ácido (como no HCl) é solúvel. Esta solubilidade é devida à formação de CaCl2, sal altamente solúvel em água. Além disso, os fosfatos são protonados (HPO)42- e H2PO4-) e interage melhor com a água.

A solubilidade da hidroxiapatita em ácidos é importante na fisiopatologia da cárie. As bactérias da cavidade oral secretam ácido lático, produto da fermentação da glicose, que reduz o pH da superfície do dente para menos de 5, de modo que a hidroxiapatita começa a se dissolver.

Fluoreto (F-) pode substituir íons OH- na estrutura cristalina. Quando isso acontece, dá resistência à hidroxiapatita do esmalte dentário contra ácidos.

Possivelmente, essa resistência pode ser devido à insolubilidade do CaF2 formado, recusando-se a "abandonar" o cristal.

Referências

  1. Arrepio e Atkins. (2008). Química Inorgânica (Quarta ed., Pp. 349, 627). Mc Graw Hill.
  2. Fluidinova (2017). Hidroxilapatita. Retirado em 19 de abril de 2018, de: fluidinova.com
  3. Victoria M., García Garduño, Reyes J. (2006). Hidroxiapatita, sua importância em tecidos mineralizados e sua aplicação biomédica. DICA Revista Especializada em Ciências Químicas-Biológicas, 9 (2): 90-95
  4. Gaiabulbanix. (05 de novembro de 2015). Hidroxiapatita. [Figura] Retirado em 19 de abril de 2018, de: commons.wikimedia.org
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  6. Wikipédia. (2018) Hidroxilapatita. Retirado em 19 de abril de 2018, de: en.wikipedia.org
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