- Struktura kalcijevega fosfata
- Amorfni kalcijev fosfat
- Preostali del družine
- Fizikalne in kemijske lastnosti
- Imena
- Molekularna teža
- Fizični opis
- Okus
- Tališče
- Topnost
- Gostota
- Lomni količnik
- Standardna entalpija tvorbe
- Temperatura skladiščenja
- pH
- Usposabljanje
- Kalcijev nitrat in amonijev hidrogenfosfat
- Kalcijev hidroksid in fosforjeva kislina
- Prijave
- V kostnem tkivu
- Biokeramični cementi
- Zdravniki
- Drugi
- Reference
Kalcijev fosfat je anorganska sol in terciarni katerega kemijska formula Ca 3 (PO 4 ) 2 . V formuli je navedeno, da je sestava te soli za kalcij in fosfat 3: 2. To lahko vidimo neposredno na spodnji sliki, kjer sta prikazana kation Ca 2+ in anion PO 4 3 . Za vsaka tri Ca2 + delujeta dva PO 4 3-, ki delujeta med njima.
Po drugi strani se kalcijev fosfat nanaša na vrsto soli, ki se razlikujejo glede na razmerje Ca / P, pa tudi stopnjo hidratacije in pH. V resnici obstaja veliko vrst kalcijevih fosfatov, ki obstajajo in jih je mogoče sintetizirati. Vendar se po nomenklaturi črke kalcijev fosfat nanaša le na trikalcijev, že omenjeni.
Delež in ioni v trikalcijevem fosfatu. Vir: RicHard-59, iz Wikimedia Commons
Vsi kalcijevi fosfati, vključno s Ca 3 (PO 4 ) 2 , so bele trdne snovi z rahlo sivkastimi odtenki. Lahko so zrnati, fini, kristalni in imajo velikost delcev okoli mikronov; pripravljeni so bili celo nanodelci teh fosfatov, s katerimi so zasnovani biokompatibilni materiali za kosti.
Ta biokompatibilnost je posledica dejstva, da te soli najdemo v zobeh in skratka v kostnih tkivih sesalcev. Na primer, hidroksiapatit je kristalni kalcijev fosfat, ki posledično deluje z amorfno fazo iste soli.
To pomeni, da obstajajo amorfni in kristalni kalcijevi fosfati. Zato ne preseneča raznolikost in več možnosti pri sintezi materialov na osnovi kalcijevih fosfatov; materialov, katerih lastnosti vsak dan raziskovalce zanimajo po vsem svetu, da se osredotočijo na obnovo kosti.
Struktura kalcijevega fosfata
Kalcijev fosfat v mineralnem whitlockitu. Vir: Smokefoot, z Wikimedia Commons
Zgornja slika prikazuje strukturo tribaznega kalicofosfata v čudnem mineralnem whitlockitu, ki lahko vsebuje nečistoče magnezija in železa.
Čeprav se na prvi pogled zdi kompleksen, je treba pojasniti, da model predvideva kovalentne interakcije med kisikovimi atomi fosfatov in kovinskimi centri kalcija.
Kot predstavitev velja, vendar so interakcije elektrostatične; to pomeni, Ca 2+ kationi privlači PO 4 3- (Ca 2+ - O-PO- 3 3- ) anionov . Glede na to se razume, zakaj na sliki kalcij (zelene krogle) obdajajo negativno nabiti kisikovi atomi (rdeče krogle).
Ker je toliko ionov, ne pušča vidne simetrične razporeditve ali vzorca. Ca 3 (PO 4 ) 2 pri nizkih temperaturah (T <1000 ° C) sprejme enotno celico, ki ustreza romboedarskemu kristalnemu sistemu; Ta polimorf je znan po imenu β-Ca 3 (PO 4 ) 2 (β-TCP, v angleščini njegova kratica).
Po drugi strani pa se pri visokih temperaturah preoblikuje v polimorf α-Ca 3 (PO 4 ) 2 (α-TCP), katere enotna celica ustreza monokliničnemu kristalnemu sistemu. Pri še višjih temperaturah se lahko tvori tudi polimorf α'-Ca 3 (PO 4 ) 2 , ki ima šestkotno kristalno strukturo.
Amorfni kalcijev fosfat
Omenili so kristalne strukture kalcijevega fosfata, kar je pričakovati od soli. Vendar pa je sposoben pokazati neurejene in asimetrične strukture, povezane bolj s tipom "kalcijevega fosfatnega stekla" kot s kristali v strogem pomenu njegove definicije.
Ko se to zgodi, naj bi imel kalcijev fosfat amorfno strukturo (ACP, amorfni kalcijev fosfat). Številni avtorji navajajo, da je ta vrsta strukture odgovorna za biološke lastnosti Ca 3 (PO 4 ) 2 v kostnih tkivih, kar je možno popraviti in biomimetizirati.
Z razjasnitvijo njegove strukture z jedrsko magnetno resonanco (NMR) smo v ACP ugotovili prisotnost ionov OH - in HPO 4 2- . Ti ioni nastanejo s hidrolizo enega od fosfatov:
PO 4 3- + H 2 O <=> HPO 4 2- + OH -
Resnična struktura ACP postane bolj zapletena, katere sestava njenih ionov je predstavljena s formulo: Ca 9 (PO 4 ) 6-x (HPO 4 ) x (OH) x . "X" označuje stopnjo hidratacije, saj če je x = 1, potem bi bila formula: Ca 9 (PO 4 ) 5 (HPO 4 ) (OH).
Različne strukture, ki jih lahko ima AKP, so odvisne od molarnih razmerij Ca / P; to je relativnih količin kalcija in fosfata, ki spreminjata vso nastalo sestavo.
Preostali del družine
Kalcijevi fosfati so v resnici družina anorganskih spojin, ki lahko medsebojno delujejo z organsko matrico.
Drugi fosfati se pridobijo "preprosto" s spreminjanjem anionov, ki spremljajo kalcij (PO 4 3- , HPO 4 2- , H 2 PO 4 - , OH - ), pa tudi vrste nečistoč v trdni snovi. Tako lahko do enajst ali več kalcijevih fosfatov, vsak s svojo strukturo in lastnostmi, naravno ali umetno izvira.
Spodaj bodo navedeni nekateri fosfati in njihove kemijske strukture in formule:
-Calcium hidrogenfosfat dihidrat, CaHPO 4 ∙ 2H 2 O: monokliničnega.
-Kalcijev dihidrogenfosfat monohidrat, Ca (H 2 PO 4 ) 2 ∙ H 2 O: triklinik.
-Brezvodni diacidni fosfat, Ca (H 2 PO 4 ) 2 : triklinik.
-Oktakalcijev hidrogenfosfat (OCP), Ca 8 H 2 (PO 4 ) 6 : triklinik. Je predhodnik v sintezi hidroksiapatita.
-Hidroksiapatit, Ca 5 (PO 4 ) 3 OH: šesterokoten.
Fizikalne in kemijske lastnosti
Imena
-Kalcijev fosfat
-Trikalcijev fosfat
-Kakalcijev difosfat
Molekularna teža
310,74 g / mol.
Fizični opis
Je bela trdna snov brez vonja.
Okus
Brez okusa.
Tališče
1670 ° K (1391 ° C).
Topnost
-Praktično netopno v vodi.
-Netopen v etanolu.
-Topno v razredčeni klorovodikovi kislini in dušikovi kislini
Gostota
3,14 g / cm 3 .
Lomni količnik
1.629
Standardna entalpija tvorbe
4126 kcal / mol.
Temperatura skladiščenja
2-8 ° C.
pH
6-8 v vodni suspenziji 50 g / L kalcijevega fosfata.
Usposabljanje
Kalcijev nitrat in amonijev hidrogenfosfat
Obstajajo številne metode za proizvodnjo ali oblikovanje kalcijevega fosfata. Eden od njih je sestavljen iz mešanice dveh soli, Ca (NO 3 ) 2 ∙ 4H 2 O in (NH 4 ) 2 HPO 4 , prej raztopimo v absolutnem alkoholu in vodi oz. Ena sol zagotavlja kalcij, druga pa fosfat.
Iz te mešanice se obori ACP, ki ga nato 2 uri segrevamo v pečici pri 800 ° C. Kot rezultat tega postopka, β-Ca 3 (PO 4 ) dobimo 2 . S skrbnim nadziranjem temperatur, vznemirjanja in stikov lahko pride do nastanka nanokristalov.
Za tvorbo α-Ca 3 (PO 4 ) 2 polimorfa ga je treba ogrevati fosfat nad 1000 ° C To ogrevanje se izvaja v prisotnosti drugih kovinskih ionov, ki to polimorfno stabilizirajo tako, da ga je mogoče uporabiti pri sobni temperaturi; torej ostane v stabilnem meta stanju.
Kalcijev hidroksid in fosforjeva kislina
Kalcijev fosfat lahko nastane tudi z mešanjem raztopin kalcijevega hidroksida in fosforjeve kisline, kar povzroči nevtralizacijo kislinsko-bazične nevtralizacije. Po pol dnevu zorenja v matičnih lužnicah in njihovi ustrezni filtraciji, pranju, sušenju in sejanju dobimo zrnat amorfni fosfat v prahu, ACP.
Ta reakcija ACP visoke temperature se preoblikuje v skladu z naslednjimi kemijskimi enačbami:
2Ca 9 (HPO 4 ) (PO 4 ) 5 (OH) => 2Ca 9 (P 2 O 7 ) 0,5 (PO 4 ) 5 (OH) + H 2 O (pri T = 446.60 ° C)
2Ca 9 (P 2 O 7 ) 0,5 (PO 4 ) 5 (OH) => 3Ca 3 (PO 4 ) 2 + 0,5H 2 O (pri T = 748,56 ° C)
Na ta način dobimo β-Ca 3 (PO 4 ) 2 , njegov najpogostejši in stabilen polimorf.
Prijave
V kostnem tkivu
Ca 3 (PO 4 ) 2 je glavna anorganska sestavina kostnega pepela. Je sestavni del kostnih nadomestkov, kar pojasnjujejo s svojo kemijsko podobnostjo z minerali v kosteh.
Biomateriali s kalcijevim fosfatom se uporabljajo za odpravljanje napak v kosteh in pri prevleki iz proteinskih kovinskih protez. Na njih se odloži kalcijev fosfat, ki ga izolira iz okolja in upočasni proces korozije titana.
Za izdelavo keramičnih materialov se uporabljajo kalcijevi fosfati, vključno s Ca 3 (PO 4 ) 2 . Ti materiali so biokompatibilni in se trenutno uporabljajo za obnovo izgube alveolarne kosti, ki je posledica parodontalne bolezni, endodontskih okužb in drugih stanj.
Vendar pa jih je treba uporabljati le za pospešitev obnavljanja periapičnih kosti na območjih, kjer ni kronične bakterijske okužbe.
Kalcijev fosfat se lahko uporablja za popravilo pomanjkljivosti kosti, kadar avtogenega kostnega presadka ni mogoče uporabiti. Uporablja se lahko sam ali v kombinaciji z biorazgradljivim in resorbljivim polimerom, kot je poliglikolna kislina.
Biokeramični cementi
Kalcijev fosfatni cement (CPC) je še ena biokeramika, ki se uporablja pri obnovi kostnega tkiva. Nastane z mešanjem praška različnih vrst kalcijevih fosfatov z vodo in tvori pasto. Pasto lahko injiciramo ali namestimo na okvaro kosti ali votlino.
Cementi se vlivajo, postopoma resorbirajo in nadomeščajo novo nastalo kost.
Zdravniki
-Ca 3 (PO 4 ) 2 je bazična sol, zato se uporablja kot antacid za nevtralizacijo odvečne želodčne kisline in zvišanje pH. V zobnih pasteh zagotavlja vir kalcija in fosfata, da olajša proces remineralizacije zob in kostne hemostaze.
- Uporablja se tudi kot prehransko dopolnilo, čeprav je najcenejši način za dobavo kalcija z uporabo njegovega karbonata in citrata.
-Kalcijev fosfat se lahko uporablja pri zdravljenju tetanije, latentne hipokalcemije in vzdrževalnega zdravljenja. Uporabna je tudi pri dopolnjevanju kalcija med nosečnostjo in dojenjem.
- Uporablja se pri zdravljenju kontaminacije z radioaktivnimi izotopi radio (Ra-226) in stroncijem (Sr-90). Kalcijev fosfat blokira absorpcijo radioaktivnih izotopov v prebavnem traktu in tako omeji škodo, ki jo povzročijo.
Drugi
-Kalcijev fosfat se uporablja kot krma za ptice. Poleg tega se uporablja v zobnih pastah za zatiranje vinskega kamna.
- Uporablja se kot sredstvo proti strjevanju, na primer za preprečevanje strjevanja namizne soli.
- Deluje kot sredstvo za beljenje moke. Medtem v masti preprečuje neželeno obarvanje in izboljša stanje cvrtja.
Reference
- Tung MS (1998) Kalcijevi fosfati: struktura, sestava, topnost in stabilnost. V: Amjad Z. (eds) Kalcijevi fosfati v bioloških in industrijskih sistemih. Springer, Boston, MA.
- Langlang Liu, Yanzeng Wu, Chao Xu, Suchun Yu, Xiaopei Wu in Honglian Dai. (2018). "Sinteza, karakterizacija nano-β-trikalcijevega fosfata in inhibicija celic hepatocelularnega karcinoma", Journal of Nanomaterials, vol. 2018, ID članka 7083416, 7 strani, 2018.
- Combes, Kristus in Rey, Christian. (2010). Amorfni kalcijevi fosfati: sinteza, lastnosti in uporabe v biomaterialih. Acta Biomaterialia, vol. 6 (n ° 9). pp 3362-3378. ISSN 1742-7061
- Wikipedija. (2019). Tricalcijev fosfat. Pridobljeno: en.wikipedia.org
- Abida in sod. (2017). Trikalcijev fosfat v prahu: Priprava, karakterizacija in zbijanje. Mednarodni časopis za kemijo 2017, 6 (3), 71–76.
- PubChem. (2019). Kalcijev fosfat. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Elsevier. (2019). Kalcijev fosfat. Science Direct. Pridobljeno: sciencedirect.com