Structure, synthèse, cristaux et utilisations d'hydroxyapatite



Le hydroxyapatite est un minéral de phosphate de calcium dont la formule chimique est Ca10(PO4)6(OH)2. Avec d'autres minéraux et résidus de matière organique broyés et compactés, il forme la matière première connue sous le nom de phosphate. Le terme hydroxy désigne l'anion OH-.

Si, au lieu de cet anion, il s’agissait de fluorure, le minéral serait appelé fluoroapatite (Ca10(PO4)6(F)2; et ainsi avec d'autres anions (Cl-, Br-, CO32-, etc.). De même, l'hydroxyapatite est le principal composant inorganique des os et de l'émail dentaire, principalement sous forme cristalline.

Donc, c'est un élément vital dans les tissus osseux des êtres vivants. Sa grande stabilité vis-à-vis des autres phosphates de calcium lui permet de résister aux conditions physiologiques, conférant aux os leur dureté caractéristique. L'hydroxyapatite n'est pas la seule: elle remplit sa fonction accompagnée de collagène, la protéine fibreuse des tissus conjonctifs.

Hydroxyapatite (ou hydroxylapatite) contient des ions Ca2+, mais il peut aussi contenir d'autres cations dans sa structure (Mg2+, Na+), des impuretés qui interviennent dans d’autres processus biochimiques des os (comme le remodelage).

Index

  • 1 structure
  • 2 résumé
  • 3 cristaux d'hydroxyapatite
  • 4 utilisations
    • 4.1 Usage médical et dentaire
    • 4.2 Autres utilisations de l'hydroxyapatite
  • 5 Propriétés physiques et chimiques
  • 6 références

Structure

L'image supérieure illustre la structure de l'hydroxyapatite de calcium. Toutes les sphères occupent le volume de la moitié d'une "boîte" hexagonale, l'autre moitié étant identique à la première.

Dans cette structure les sphères vertes correspondent aux cations Ca2+Bien que les sphères rouges à l'oxygène, l'orange aux atomes de phosphore, et l'atome d'hydrogène du blanc OH-.

Les ions phosphate de cette image ont le défaut de ne pas présenter de géométrie tétraédrique; au lieu de cela, ils ressemblent à des pyramides à base carrée.

Le OH- donne l'impression qu'il est situé loin du Ca2+. Cependant, l'unité cristalline peut se répéter sur le toit du premier, montrant ainsi la proximité entre les deux ions. En outre, ces ions peuvent être remplacés par d’autres (Na+ et F-, par exemple).

Synthèse

L'hydroxylapatite peut être synthétisée par la réaction de l'hydroxyde de calcium avec l'acide phosphorique:

10 Ca (OH)2 + 6 h3PO4 => Ca10(PO4)6(Oh)2 + 18 h2O

Hydroxyapatite (Ca10(PO4)6(OH)2) est exprimé par deux unités de formule Ca5(PO4)3OH.

De même, l'hydroxyapatite peut être synthétisée par la réaction suivante:

10 Ca (NON3)2.4h2O + 6 NH4H2PO4 => Ca10(PO4)6(OH)2 + 20 NH4NON3 + 52 H2O

Le contrôle de la vitesse de précipitation permet à cette réaction de générer des nanoparticules d'hydroxyapatite.

Cristaux d'hydroxyapatite

Les ions sont compactés et poussent pour former un biocristal rigide et résistant. Ceci est utilisé comme biomatériau de la minéralisation osseuse.

Cependant, il a besoin de collagène, support organique qui sert de moule pour sa croissance. Ces cristaux et leurs processus de formation compliqués dépendront de l'os (ou de la dent).

Ces cristaux se forment imprégnés de matière organique, et l'application des techniques de microscopie électronique en détail dans les dents sous forme d'agrégats formes de tiges appelées prismes.

Utilise

Usage médical et dentaire

En raison de sa similitude avec la taille et la composition cristallographique avec les tissus humains dur, le nanohidroxiapatita est attrayant pour une utilisation dans les prothèses. De plus, la nanohydroxyapatite est biocompatible, bioactive et naturelle, tout en n'étant ni toxique ni inflammatoire.

En conséquence, les céramiques à base de nanohydroxyapatite ont diverses applications, parmi lesquelles:

- En chirurgie osseuse, il est utilisé dans le remplissage des cavités dans la chirurgie orthopédique, orthopédique, maxillo-faciale et dentaire.

- Il est utilisé comme revêtement pour les implants orthopédiques et dentaires. C'est un agent de désensibilisation utilisé après le blanchiment des dents. Il est également utilisé comme agent reminéralisant dans les dentifrices et dans le traitement précoce des caries.

- Les implants en acier inoxydable et en titane sont souvent recouverts d'hydroxyapatite pour réduire leur taux de rejet.

- C'est une alternative aux greffes osseuses allogéniques et xénogènes. Le temps de guérison est plus court en présence d'hydroxyapatite qu'en son absence.

- mimétiques synthétiques nanohidroxiapatita hydroxyapatite naturellement présents dans l'apatite et dentinaire esmáltica, ce qui est avantageux pour une utilisation en émail de réparation et d'incorporation dans les pâtes dentifrices et bains de bouche en

Autres utilisations de l'hydroxyapatite

- Hydroxyapatite est utilisé dans des filtres à air de véhicules à moteur pour augmenter l'efficacité de ces absorption et la décomposition du monoxyde de carbone (CO). Cela réduit la pollution de l'environnement.

- Un complexe d'alginate-hydroxyapatite a été synthétisé. Des essais sur le terrain ont montré qu'il est capable d'absorber le fluor par le biais du mécanisme d'échange d'ions.

- L'hydroxyapatite est utilisée comme support chromatographique pour les protéines. Ceci présente des charges positives (Ca++) et négatif (PO4-3), il peut donc interagir avec des protéines chargées électriquement et permettre leur séparation par échange d’ions.

- L’hydroxyapatite a également été utilisée comme support pour l’électrophorèse des acides nucléiques. Séparer l'ADN de l'ARN, ainsi que l'ADN d'un seul brin d'ADN à deux brins.

Propriétés physiques et chimiques

L'hydroxyapatite est un solide blanc qui peut acquérir des tons grisâtres, jaunes et verts. Comme il s’agit d’un solide cristallin, il présente des points de fusion élevés, indiquant de fortes interactions électrostatiques; pour l'hydroxyapatite, c'est 1100 ºC.

Il est plus dense que l'eau, avec une densité de 3,05 à 3,15 g / cm3. En outre, il est pratiquement insoluble dans l'eau (0,3 mg / ml), ce qui est dû aux ions phosphate.

Cependant, dans les milieux acides (comme dans HCl), il est soluble. Cette solubilité est due à la formation de CaCl2, sel très soluble dans l'eau. En outre, les phosphates sont protonés (HPO)42- et H2PO4-) et interagissent mieux avec l'eau.

La solubilité de l'hydroxyapatite dans les acides est importante dans la physiopathologie des caries. Les bactéries de la cavité buccale sécrètent de l'acide lactique, produit de la fermentation du glucose, qui abaisse le pH de la surface de la dent à moins de 5, de sorte que l'hydroxyapatite commence à se dissoudre.

Fluorure (F-) peut remplacer les ions OH- dans la structure cristalline. Lorsque cela se produit, il résiste à l'hydroxyapatite de l'émail des dents contre les acides.

Peut-être que cette résistance peut être due à l’insolubilité de CaF2 formé, refusant "d'abandonner" le cristal.

Références

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  4. Gaiabulbanix. (05 novembre 2015). Hydroxyapatite. [Figure] Extrait le 19 avril 2018 de: commons.wikimedia.org
  5. Martin.Neitsov. (25 novembre 2015). Hüdroksüapatiidi kristallid. [Figure] Extrait le 19 avril 2018 de: commons.wikimedia.org
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