Hidroksiapatitas

Hidroksiapatitas yra mineralas, pagamintas iš kalcio hidroksilfosfato. Apskritai, mineralas nėra plačiai paplitęs, nors yra keletas turtingų telkinių. Stuburinių gyvūnų kaulai ir dantys taip pat sudaro didelį procentą hidroksiapatito.

Kas yra hidroksiapatitas?

Hidroksiapatitą sudaro hidroksilintas kalcio fosfatas. Kristaluose penki kalcio jonai yra sujungti su trim fosfato jonais ir vienu hidroksilo jonu. Tai joninis junginys, kuris kristalizuojasi šešiakampėje kristalų sistemoje.

Hidroksilo grupė stabilizuoja visą kristalą. Su fluorapatitu ir chlorapatitu hidroksiapatitas sudaro vientisą mišrią seriją. Hidroksiapatitas yra lydimasis mineralas, turintis įvairių mineralų, tokių kaip serpentinitas, talko skalūnas ar pegmatitas. Mineralas iki šiol buvo aptiktas maždaug 250 vietų. Atskirų mineralų išvaizda priklauso nuo sudėties ir maišymo santykio su kitais pridedamais mineralais.Hidroksiapatitas taip pat atsiranda gyvuose daiktuose. Visų pirma stuburinių gyvūnų kaulai ir dantys yra sudaryti iš šio mineralo.

Be hidroksiapatito, juose taip pat yra organinių medžiagų jungiamojo audinio ir ląstelių pavidalu. Dėl beveik gryno mineralų kiekio dantų emalis yra kiečiausia organizmo medžiaga. Jo hidroksiapatito kiekis viršija 95 procentus. Hidroksiapatito susidarymas vyksta biomineralizacijos metu. Medžiaga yra labai stabili ir ypač atspari fizikiniams ir cheminiams poveikiams. Kaulai ir dantys yra svarbus gyvenamosios aplinkos archyvas. Tik rūgštys, įskaitant vaisių rūgštis, lėtai skaido hidroksiapatitą.

Funkcija, poveikis ir užduotys

Žmogaus organizme hidroksiapatitas yra svarbiausia palaikomoji medžiaga. Tai suteikia skeleto sistemai reikiamą jėgą. Kaulais, kartu su specialia jungiamojo audinio medžiaga, pavyzdžiui, kolagenu, sukuriamas reikiamas atsparumas tempimui ir stabilumas.

Kaulų ir dantų sudėtis skiriasi. Lemiamas veiksnys čia yra hidroksiapatito santykis. Kaulai yra sudaryti iš maždaug 65 procentų mineralo. Likusią dalį sudaro kolagenas ir osteoblastai. Dietoje hidroksiapatito kiekis yra daug didesnis. Todėl dantys yra daug kietesni nei kaulai. Funkcija yra lemiama kompozicijai. Kaulai priklauso skeleto-raumenų sistemai. Skirtingas jų veikimas mechaninėmis jėgomis reikalauja tam tikro lankstumo. Dantys naudojami maistui sutraiškyti.

Tam reikia daug stipresnės jėgos ir jėgos, kuri taip pat turi atsispindėti kietesnėje medžiagoje. Dantus sudaro išorinis danties emalis, dentinas ir danties minkštimas. Dantų emalis turi būti labai tvirtas ir kietas, todėl sudarytas iš daugiau kaip 95 procentų hidroksiapatito. Tai daro jį ypač atsparų išoriniam poveikiui. Dentinas yra į kaulus panaši medžiaga. Jį sudaro 70 procentų hidroksiapatito. Didžioji likusi dalis yra jungiamasis audinys. Dantų minkštimas arba pulpa yra kraujagyslių ir nervų, kurie tiekia dantis, tinklas.

Išsilavinimas, atsiradimas, savybės ir optimalios vertės

Kaulų ir dantų hidroksiapatitas susidaro kaip biomineralizacijos dalis. Geologine prasme biomineralizacija jau yra senas procesas. Senovės bakterijos taip pat suformavo kalkes prieš kelis milijardus metų. Šiandien procesas vis dar panašus. Kai kurios ląstelės ištirpsta mineralo jonams.

Mineralizacija vyksta sodrinant tirpalą atitinkamais jonais. Hidroksiapatito atveju tai yra kalcio ir fosfato jonai. Vadinamieji osteoblastai yra atsakingi už kaulų mineralizaciją. Mineralizacijos metu jie išsivysto į osteocitus, kurie nebeįmanoma suskaidyti ir sudaryti tinklo per sukietėjusį mineralą. Biomineralizacija vyksta dantimis panašiai. Už mineralizaciją atsakingi odontoblastai.

Ligos ir sutrikimai

Hidroksiapatitas yra labai stabilus. Bet kauluose vyksta nuolatiniai statybos ir skilimo procesai. Kaulo forma turi prisitaikyti prie labai skirtingų reikalavimų. Taigi nuolat kaupiasi nauja kaulų medžiaga. Tačiau visada yra kaulų medžiagos skilimas.

Jei vyrauja skilimo procesas, išsivysto tai, kas vadinama osteoporoze. Procesus kontroliuoja hormonai. Parathormonas yra atsakingas už subalansuotą kalcio kiekį kraujyje. Jei yra kalcio trūkumas, tai suaktyvina hidroksiapatito mobilizaciją iš kaulų. Hormonas kalcitriolis yra atsakingas už kalcio pasisavinimą iš maisto žarnyne ir mineralizaciją kauluose. Abu hormonai yra antagonistai. Jei kalcio absorbcija iš maisto sutrinka, nes dėl vitamino D trūkumo susidaro tik nedidelis kalcitriolio kiekis, kaulų rezorbcija nusveria kaulų susidarymą. Kaulo tankis mažėja ir tuo pačiu padidėja kaulų trapumas.

Tačiau šie procesai yra labai sudėtingi ir daugeliu atvejų dar nevisiškai suprantami. Hidroksilapatitą taip pat galima suskaidyti dantimis. Tačiau tai nėra hormoniniai procesai. Fiziologiškai dantis turėtų išlikti kuo ilgiau, kad galėtų sutraiškyti maistą. Tačiau maisto likučiai, suskaidomi bakterijomis, sudaro rūgštis, galinčias pažeisti dantų emalį. Rūgštis ištirpina hidroksiapatitą į kalcio ir fosfato jonus, o hidroksilo jonas reaguoja su rūgšties vandenilio jonu, sudarydamas vandenį. Tada kalcio ir fosfato jonai ištirpsta vandenyje.

Pailgėjęs bakterijų aktyvumas ir nuolatinis rūgščių susidarymas ilgainiui sukuria skylę danties emalyje. Negydant dantų ėduonis sunaikins dantį. Tačiau naudojant dantų pastą, kurioje yra fluoro, hidroksiapatitą galima paversti daug stabilesniu fluorapatitu. Tai leidžia ilgiau sustabdyti dantų naikinimo procesą.