Hidroksiapatīts (HAp) ir kalcija fosfāts, kas pēc morfoloģijas un sastāva līdzīgs cilvēka cietajiem audiem1. Jo īpaši tam ir sešstūra struktūra2, 3un stehiometriskā Ca/P attiecība ir 1,67, kas ir identiska kaulu apatītam2, 4, 5.
Svarīga hidroksilapatīta īpašība ir tā stabilitāte salīdzinājumā ar citiem kalcija fosfātiem. Termodinamiski hidroksiapatīts ir visstabilākais kalcija fosfāta savienojums fizioloģiskos apstākļos, piemēram, temperatūrā, pH un ķermeņa šķidrumu sastāvā.2.
Līdz ar nanotehnoloģiju attīstību ir pamanīta liela ietekme uz materiālu zinātni. Nanomateriālu ražošanai ir pievērsta liela uzmanība adsorbcijai, katalīzei un optiskajiem lietojumiem, jo īpaši, ja ir iesaistīti biomateriāli6.
Nanohidroksiapatīts (nano-HAp) piesaista interesi kā biomateriāls izmantošanai protezēšanā, ņemot vērā tā izmēru, kristalogrāfijas un ķīmiskā sastāva līdzību ar cilvēka cietajiem audiem. Kaulu un zobu emalju lielākoties veido šī minerāla forma.
Pateicoties tā izcilajām īpašībām6:
·Bioloģiskā saderība
·Bioaktivitāte
· Osteovadītspēja
· Nav toksisks un nav iekaisuma raksturs
Nano-hidroksiapatīta biokeramikai ir dažādi pielietojumi, tostarp6:
· Kaulu audu inženierija
·Kaulu tukšumu pildvielas ortopēdiskajai, traumatoloģijai, mugurkaula, sejas žokļu un zobu ķirurģijai.
·Ortopēdiskais un zobu implantu pārklājums
·Periodonta defektu atjaunošana
·Zobu grēdas palielināšana
· Endodontiskā ārstēšana, piemēram, celulozes ierobežošana
·Mehānisko furkācijas perforāciju un apikālās barjeras veidošanās remonts
· Pildvielas atjaunojošā stikla jonomēra cementa (GIC) un atjaunojošo kompozītmateriālu sveķu pastiprināšanai
· Desensibilizējošs līdzeklis pēc zobu balināšanas
·Remineralizējošs līdzeklis zobu pastās
· Agrīna kariesa bojājumu ārstēšana
· Zāļu un gēnu piegāde
Literatūras pārskats liecina, ka risks, kas saistīts ar nanodaļiņu kalcija fosfāta pakļaušanu tādās devās, kādas parasti lieto biomedicīnā, veselības aprūpes produktos un kosmētikā, ir ļoti zems un, visticamāk, vispār nepastāv. Turklāt tajā arī norādīts, ka visos saprātīgos apstākļos kalcija fosfāta nanodaļiņas var uzskatīt par cilvēkiem drošām.7.
|
IUPAC nosaukums |
Pentakalcija hidroksīda trifosfāts |
|
CAS numurs |
12167-74-7 |
|
EK numurs |
235-330-6 |
|
Sinonīmi |
Hidroksiapatīts (CAS n.{0}}), hidroksilapatīts, kalcija hidroksiapatīts |
|
Ķīmiskā formula |
Ca10(PO4)6(OH)2 |
|
Molekulārais svars |
1004,6 g/mol |
------ Medicīniskai lietošanai ------
Titāna un nerūsējošā tērauda implanti bieži tiek pārklāti ar hidroksilapatīta pārklājumiem, lai apmānītu ķermeni un samazinātu implanta atgrūšanas ātrumu. Hidroksiapatītu var izmantot arī gadījumos, kad ir kaulu tukšumi vai defekti. Šo procesu veic, izmantojot pulverus, blokus vai materiāla lodītes, kas tiek ievietotas skartajās kaulu vietās.
Pateicoties savai bioaktivitātei, tas veicina kaulu augšanu un atjauno defektu. Šis process var būt alternatīva alogēniem un ksenogēniem kaulu transplantātiem. Parasti dzīšanas laiks ir īsāks nekā tas, kas novērots, ja hidroksiapatīts netiek lietots.
------ Mutes kopšanas lietošana ------
Emaljas sastāvs ir 97 mas.% nano-hidroksiapatīta un 3 mas.% organiskā materiāla un ūdens. Dentīnā nano-hidroksiapatīts veido 70 masas %8.
Tā kā nano-hidroksiapatīts ir galvenā emaljas sastāvdaļa, tas piešķir spilgti baltu izskatu un novērš izkliedēto gaismas atstarošanos, aizverot emaljas virsmas mazās poras.
Sintētiskais nano-hidroksiapatīts atdarina dabiskā dentīna hidroksiapatīta vai emaljas apatīta izmēru. Eksperimentālie rezultāti parāda nano-hidroksiapatīta priekšrocības emaljas labošanā9-10, kas noveda pie tā iekļaušanas zobu pastās un mutes skalošanas šķīdumos, lai veicinātu demineralizētas emaljas vai dentīna virsmu atjaunošanos, defektos nogulsnējot hidroksilapatīta nanodaļiņas11.
------ Citi apgabali ------
Tika konstatēts, ka eksperimentālie nanostrukturētie kompozītmateriālu gaisa filtri, kas satur hidroksilapatītu, ir efektīvi CO absorbēšanā un sadalīšanā, kas galu galā varētu novest pie tā izmantošanas automobiļu izplūdes piesārņotāju samazināšanai.12.
2014. gadā tika sintezēts algināta/nanohidroksiapatīta kompozīts un pārbaudīts uz lauka kā fluora adsorbents. Šis biokompozīts atdala fluorīdu, izmantojot jonu apmaiņas mehānismu, un ir gan bioloģiski saderīgs, gan bioloģiski noārdāms13.
Nesen pielietojumi katalīzē14-16un olbaltumvielu atdalīšana17tika izstrādāti un veiksmīgi pārbaudīti, izmantojot nanostrukturētus kalcija fosfātus, kas liecina, ka daudzi novatoriski pielietojumi šiem materiāliem vēl ir priekšā.
Hidroksiapatīts (elektronu mikroskopa attēls)
1. Nano skala (adatas tips)
2. Mikronu skala (sfēriska)
3. Mikronu līmenis (adatas tips)
3. Mikronu līmenis (īsa stieņa tips)
