хидроксиапатит представлява минерал от калциев хидроксилфосфат, като цяло минералът не е широко разпространен, въпреки че има отделни богати находища. Костите и зъбите на гръбначните животни също се състоят от висок процент хидроксиапатит.
Какво е хидроксиапатит?
Хидроксиапатитът се състои от хидроксилиран калциев фосфат. В кристала пет калциеви йона са свързани с три фосфатни йона и един хидроксилен йон. Това е йонно съединение, което кристализира в шестоъгълна кристална система.
Хидроксилната група стабилизира целия кристал. С флуоропатит и хлорапатит, хидроксиапатитът образува безпроблемна смесена серия. Хидроксиапатитът се среща като придружаващ минерал в различни минерали като серпентинит, талков шисти или пегматит. Досега минералът е открит на приблизително 250 места. Появата на отделните минерали зависи от състава и съотношението на смесване с други съпътстващи минерали.Хидроксиапатитът се среща и в живите същества. По-специално костите и зъбите на гръбначните животни са съставени от висок процент от този минерал.
Освен хидроксиапатит, те съдържат и органичен материал под формата на съединителна тъкан и клетки. Поради почти чистото съдържание на минерали, зъбният емайл е най-твърдият материал в организма. Съдържанието му на хидроксиапатит е над 95 процента. Образуването на хидроксиапатит става в рамките на биоминерализацията. Материалът е много стабилен и изключително устойчив на физически и химически влияния. Костите и зъбите представляват важен архив на жизнената среда.Само киселини, включително плодови киселини, бавно се разграждат хидроксиапатит.
Функция, ефект и задачи
В човешкия организъм хидроксиапатитът е най-важното поддържащо вещество. Придава на скелетната система необходимата сила. Заедно със специален материал за съединителна тъкан като колаген, например, в костите се създава необходимата якост на опън и стабилност.
Съставът на костите и зъбите е различен. Решаващият фактор тук е съотношението на хидроксиапатит. Костите са съставени от около 65 процента от минерала. Останалото е съставено от колаген и остеобласти. Количеството хидроксиапатит в зъбите е много по-голямо. Следователно зъбите са много по-твърди от костите. Функцията е определяща за състава. Костите принадлежат към мускулно-скелетната система. Различното им излагане на механични сили изисква определена гъвкавост. Зъбите се използват за смазване на храната.
Това изисква много по-силна сила и сила, което също трябва да бъде отразено в по-твърд материал. Зъбите се състоят от външния зъбен емайл, дентин и зъбна пулпа. Зъбният емайл трябва да е много твърд и твърд и затова е съставен от повече от 95 процента хидроксиапатит. Това го прави изключително устойчив на външни влияния. Дентинът е вещество, подобно на костите. Състои се от 70 процента хидроксиапатит. Повечето от останалата част е съединителната тъкан. Зъбната каша или пулпата е мрежа от кръвоносни съдове и нерви, които доставят зъба.
Образование, възникване, свойства и оптимални стойности
Хидроксиапатитът на костите и зъбите се формира като част от биоминерализацията. В геологичен план биоминерализацията вече е стар процес. Древните бактерии също са образували липи преди няколко милиарда години. Процесът и до днес е подобен. Определени клетки поемат йоните на минерала в разтворено състояние.
Минерализацията се осъществява чрез насищане на разтвора със съответните йони. В случая на хидроксиапатит това са калциеви и фосфатни йони. Така наречените остеобласти са отговорни за минерализацията в костите. По време на минерализацията те се развиват в остеоцити, които вече не могат да се разделят и образуват мрежа в рамките на втвърдения минерал. Биоминерализацията протича в зъбите по подобен начин. Тук одонтобластите са отговорни за минерализацията.
Болести и разстройства
Хидроксиапатитът е много стабилен. Но в рамките на костите има постоянни процеси на изграждане и разпадане. Формата на костта трябва да се адаптира към много различни изисквания. Така постоянно се натрупва нова костна субстанция. Въпреки това, винаги има разграждане на костната субстанция.
Ако процесът на разпадане преобладава, се развива онова, което е известно като остеопороза. Процесите се контролират от хормони. Паращитовидният хормон е отговорен за балансираното ниво на калций в кръвта. Ако има недостиг на калций, той активира мобилизирането на хидроксиапатит от костите. Хормонът калцитриол е отговорен за абсорбцията на калций от храната в червата и минерализацията в костите. И двата хормона са антагонисти. Ако абсорбцията на калций от храната е нарушена, защото се образува само малко количество калцитриол поради липса на витамин D, костната резорбция превишава костното образуване. Костната плътност намалява и в същото време се увеличава чупливостта на костите.
Тези процеси обаче са много сложни и в много случаи все още не са напълно разбрани. Хидроксилапатитът може да се разгради и в зъбите. Това обаче не са хормонални процеси. Физиологично зъбът трябва да продължи възможно най-дълго, за да може да смаже храната. Въпреки това, бактериалното разлагане на хранителни остатъци образува киселини, които могат да атакуват зъбния емайл. Киселината разтваря хидроксиапатит в калциеви йони и фосфатни йони, при което хидроксилният йон реагира с водороден йон на киселината и образува вода. След това калциевите йони и фосфатните йони се разтварят във вода.
Продължителната бактериална активност и постоянното образуване на киселина в крайна сметка създават дупка в зъбния емайл. Без лечение кариесът ще унищожи зъба. Въпреки това, използвайки паста за зъби, съдържаща флуорид, хидроксиапатитът може да бъде превърнат в много по-стабилния флуоропатит. Това прави възможно спирането на процеса на разрушаване на зъбите за по-дълъг период от време.
