- Estrutura
- Síntese
- Cristais de hidroxiapatita
- Formulários
- Uso médico e odontológico
- Outros usos da hidroxiapatita
- Propriedades físicas e químicas
- Referências
A Hidroxiapatita é um mineral de fosfato de cálcio, cuja fórmula química é Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2. Junto com outros minerais e restos de matéria orgânica triturada e compactada, forma a matéria-prima conhecida como rocha fosfática. O termo hidroxi refere-se ao ânion OH -.
Se em vez desse ânion fosse flúor, o mineral seria chamado de fluoroapatita (Ca 10 (PO 4) 6 (F) 2; e assim por diante com outros ânions (Cl -, Br -, CO 3 2–, etc.)., a hidroxiapatita é o principal componente inorgânico dos ossos e do esmalte dentário, predominantemente presente na forma cristalina.
Portanto, é um elemento vital nos tecidos ósseos dos seres vivos. A sua grande estabilidade frente a outros fosfatos de cálcio permite-lhe resistir às condições fisiológicas, conferindo aos ossos a sua dureza característica. A hidroxiapatita não está sozinha: ela cumpre sua função acompanhada pelo colágeno, uma proteína fibrosa do tecido conjuntivo.
A hidroxiapatita (ou hidroxilapatita) contém íons Ca 2+, mas também pode abrigar outros cátions (Mg 2+, Na +) em sua estrutura, impurezas que intervêm em outros processos bioquímicos nos ossos (como sua remodelação).
Estrutura
A imagem superior ilustra a estrutura da hidroxiapatita de cálcio. Todas as esferas ocupam o volume da metade de uma "gaveta" hexagonal, onde a outra metade é idêntica à primeira.
Nessa estrutura, as esferas verdes correspondem aos cátions Ca 2+, enquanto as esferas vermelhas correspondem aos átomos de oxigênio, as esferas laranja aos átomos de fósforo e as esferas brancas ao átomo de hidrogênio OH -.
Os íons fosfato nesta imagem têm o defeito de não exibir uma geometria tetraédrica; em vez disso, parecem pirâmides com bases quadradas.
OH - dá a impressão de estar longe do Ca 2+. No entanto, a unidade cristalina pode se repetir no teto da primeira, mostrando assim a proximidade entre os dois íons. Da mesma forma, esses íons podem ser substituídos por outros (Na + e F -, por exemplo).
Síntese
A hidroxilapatita pode ser sintetizada pela reação de hidróxido de cálcio com ácido fosfórico:
10 Ca (OH) 2 + 6 H 3 PO 4 => Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 + 18 H 2 O
A hidroxiapatita (Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2) é expressa por duas unidades de fórmula Ca 5 (PO 4) 3 OH.
Da mesma forma, a hidroxiapatita pode ser sintetizada por meio da seguinte reação:
10 Ca (NO 3) 2. 4H 2 O + 6 NH 4 H 2 PO 4 => Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2 + 20 NH 4 NO 3 + 52 H 2 O
O controle da taxa de precipitação permite que essa reação gere nanopartículas de hidroxiapatita.
Cristais de hidroxiapatita
Os íons se compactam e crescem para formar um biocristal forte e rígido. É usado como biomaterial para a mineralização dos ossos.
No entanto, necessita de colágeno, suporte orgânico que atua como molde para seu crescimento. Esses cristais e seus complicados processos de formação dependem do osso (ou dente).
Esses cristais crescem impregnados de matéria orgânica e a aplicação de técnicas de microscopia eletrônica detalha-os nos dentes como agregados em forma de bastão chamados prismas.
Formulários
Uso médico e odontológico
Devido à sua semelhança em tamanho, cristalografia e composição com o tecido humano rígido, a nano-hidroxiapatita é atraente para uso em próteses. Além disso, a nanoidroxiapatita é biocompatível, bioativa e natural, além de atóxica ou inflamatória.
Consequentemente, a cerâmica de nanoidroxiapatita tem uma variedade de aplicações, incluindo:
- Na cirurgia do tecido ósseo, é utilizado para preencher cavidades em cirurgias ortopédicas, traumáticas, maxilofaciais e dentais.
- É utilizado como revestimento para implantes ortopédicos e dentários. É um agente dessensibilizante utilizado após o clareamento dos dentes. Também é usado como agente remineralizante em cremes dentais e no tratamento precoce de cáries.
- Os implantes de aço inoxidável e titânio são frequentemente revestidos com hidroxiapatita para reduzir sua taxa de rejeição.
- É uma alternativa aos enxertos ósseos alogênicos e xenogênicos. O tempo de cicatrização é menor na presença de hidroxiapatita do que em sua ausência.
- A nanoidroxiapatita sintética mimetiza a hidroxiapatita naturalmente presente na dentina e apatita do esmalte, tornando-a vantajosa para uso no reparo do esmalte e incorporação em dentifrícios, bem como em enxaguatórios bucais
Outros usos da hidroxiapatita
- A hidroxiapatita é usada em filtros de ar de veículos motorizados para aumentar sua eficiência na absorção e decomposição do monóxido de carbono (CO). Isso reduz a poluição ambiental.
- Foi sintetizado um complexo de alginato-hidroxiapatita que os testes de campo indicaram que é capaz de absorver flúor através do mecanismo de troca iônica.
- A hidroxiapatita é usada como meio cromatográfico para proteínas. Possui cargas positivas (Ca ++) e negativas (PO 4 -3), podendo interagir com proteínas eletricamente carregadas e permitir sua separação por troca iônica.
- A hidroxiapatita também tem sido usada como suporte para eletroforese de ácido nucléico. É possível separar o DNA do RNA, bem como o DNA de fita simples do DNA de duas fitas.
Propriedades físicas e químicas
A hidroxiapatita é um sólido branco que pode assumir tons acinzentados, amarelos e esverdeados. Por se tratar de um sólido cristalino, apresenta altos pontos de fusão, indicativos de fortes interações eletrostáticas; para hidroxiapatita, é 1100ºC.
É mais denso que a água, com densidade de 3,05 - 3,15 g / cm 3. Além disso, é praticamente insolúvel em água (0,3 mg / mL), o que se deve aos íons fosfato.
No entanto, em meio ácido (como no HCl) é solúvel. Essa solubilidade se deve à formação de CaCl 2, um sal altamente solúvel em água. Da mesma forma, os fosfatos são protonados (HPO 4 2– e H 2 PO 4 -) e interagem em melhor grau com a água.
A solubilidade da hidroxiapatita em ácidos é importante na fisiopatologia da cárie. As bactérias na cavidade oral secretam ácido lático, um 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.
O flúor (F -) pode substituir os íons OH - na estrutura cristalina. Quando isso acontece, oferece resistência à hidroxiapatita do esmalte dentário contra ácidos.
Possivelmente, essa resistência pode ser devida à insolubilidade do CaF 2 formado, recusando-se a "sair" do cristal.
Referências
- Shiver & Atkins. (2008). Química Inorgânica. (Quarta edição, páginas 349, 627). Mc Graw Hill.
- Fluidinova. (2017). Hidroxilapatita. Obtido em 19 de abril de 2018, em: fluidinova.com
- Victoria M., García Garduño, Reyes J. (2006). Hidroxiapatita, sua importância nos tecidos mineralizados e sua aplicação biomédica. TIP Specialized Journal in Chemical-Biological Sciences, 9 (2): 90-95
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- Martin Neitsov. (2015, 25 de novembro). Hüdroksüapatiidi kristallid.. Obtido em 19 de abril de 2018, em: commons.wikimedia.org
- Wikipedia. (2018). Hidroxilapatita. Obtido em 19 de abril de 2018, em: en.wikipedia.org
- Fiona Petchey. Osso. Obtido em 19 de abril de 2018, em: c14dating.com