Хидроксиапатит: Функция и болести

Хидроксиапатитът представлява минерал от калций хидроксил фосфат. Като цяло минералът не е широко разпространен, въпреки че има отделни изобилни находища. Гръбначни кости а зъбите също са съставени от висок процент хидроксиапатит.

Какво е хидроксиапатит?

Хидроксиапатитът се състои от хидроксилиран калций фосфат. В кристала, пет калций йони са свързани с три фосфат йони и един хидроксилен йон. Това е йонно съединение, което кристализира в хексагонална кристална система. По този начин хидроксилната група стабилизира целия кристал. С флуорапатит и хлорапатит хидроксилапатитът образува безкраен смесен ред. Хидроксилапатитът се среща в различни полезни изкопаеми като серпентинит, талк шисти или пегматит като придружаващ минерал. До този момент минералът е открит на около 250 места. Външният вид на индивида полезни изкопаеми зависи от състава и съотношението на смесване с други придружаващи минерали. Хидроксиапатитът се среща и в живите организми. Особено кости и зъбите на гръбначните се състоят от висок процент от този минерал. В допълнение към хидроксиапатит, те съдържат и органичен материал под формата на съединителната тъкан и клетки. Поради почти чистото си минерално съдържание, зъб емайл е най-твърдият материал в организма. По този начин неговото съдържание на хидроксиапатит е над 95 процента. Образуването на хидроксиапатит се осъществява по време на биоминерализацията. Материалът е много стабилен и изключително устойчив на физични и химични влияния. По този начин, кости и зъбите представляват важен архив на средата на живот. Само киселини, включително плодови киселини, бавно се разлагат хидроксиапатит.

Функция, ефект и задачи

В човешкия организъм хидроксиапатитът е най-важното поддържащо вещество. Той осигурява на костната система необходимото сила. Заедно със специални съединителната тъкан материал като колагеннапример необходимия опън сила и се постига стабилност в костите. Съставът на костите и зъбите е различен. Решаващият фактор тук е делът на хидроксиапатита. Костите се състоят от около 65 процента от минерала. Останалото е съставено от колаген и остеобласти. Делът на хидроксиапатита в зъбите е много по-висок. Следователно зъбите също са много по-твърди от костите. Определящият фактор за състава е функцията. Костите са част от опорно-двигателния апарат. Различното им натоварване от механични сили изисква известна гъвкавост. Зъбите служат за смилане на храна. Това изисква много по-голяма сила и сила, което също трябва да бъде отразено в по-твърд материал. В този процес зъбите се състоят от външните емайл- дентин и зъбната пулпа. The емайл трябва да е много здрав и твърд и съответно се състои от над 95 процента хидроксиапатит. Това го прави изключително устойчив на външни влияния. Dentinот своя страна е костноподобно вещество. Състои се от 70 процента хидроксиапатит. Останалото е предимно съединителната тъкан. Зъбната пулпа или пулпата осигурява кондукторна мрежа от кръв съдове намлява нерви за захранване на зъба.

Образуване, поява, свойства и оптимални стойности

Хидроксиапатитът на костите и зъбите се образува като част от биоминерализацията. Биоминерализацията вече е древен процес в историята на земята. Древна бактерии също е образувал варовици преди няколко милиарда години. Процесът е подобен и днес. Някои клетки абсорбират йоните на минерала в разтворено състояние. Минерализацията става чрез насищане на разтвора с подходящите йони. В случая на хидроксиапатит това са калциеви и фосфатни йони. В случай на кости, така наречените остеобласти са отговорни за минерализацията. По време на минерализацията те се развиват в остеоцити, които вече не са в състояние да се делят и да образуват мрежа в рамките на втвърдения минерал. По подобен начин биоминерализацията протича и в зъбите. Тук одонтобластите са отговорни за минерализацията.

Болести и разстройства

Хидроксиапатитът наистина е много издръжлив. Но процесите на натрупване и разпадане непрекъснато се извършват в костите. Костната форма трябва да се адаптира към много различни изисквания. По този начин постоянно се изгражда ново костно вещество. Винаги обаче има и разграждане на костното вещество. Ако преобладава процесът на разграждане, т.нар остеопороза се развива. Процесите са хормонално контролирани паратиреоиден хормон е отговорен за балансираното ниво на калций в кръв. В случай на недостиг на калций, той активира мобилизацията на хидроксиапатит от костите. Хормонът калцитриол отговаря за калция абсорбция от храна в червата и минерализация в костите. И двете хормони са антагонисти. Ако калций абсорбция от храната се нарушава, защото малко калцитриол се произвежда поради липса на витамин D, костната резорбция преобладава над костната формация. Костната плътност намалява и костната чупливост се увеличава едновременно. Тези процеси обаче са много сложни и в много случаи все още не са напълно разбрани. Хидроксиапатитът също може да се разгради в зъбите. Това обаче не е хормонален процес. Физиологично зъбът трябва да издържи възможно най-дълго, за да може да смила храната. Въпреки това се образува бактериално разлагане на остатъци от храна киселини които могат да атакуват зъбния емайл. Киселината разтваря хидроксиапатита в калциеви йони и фосфатни йони и хидроксилният йон реагира с водород йон на киселината, за да се образува вода. След това се разтварят калциеви йони и фосфатни йони вода. Продължителната бактериална активност и постоянното образуване на киселина в крайна сметка води до образуване на дупка в зъбния емайл. Без лечение, кариес води до разрушаване на зъба. Въпреки това, чрез използване флуорид-съдържащ паста за зъби, хидроксиапатитът може да се трансформира в много по-стабилния флуороапатит. Това прави възможно спирането на процеса на разрушаване на зъбите за по-дълго време.