- Kalcio fosfato struktūra
- Amorfinis kalcio fosfatas
- Likusi šeima
- Fizinės ir cheminės savybės
- Vardai
- Molekulinė masė
- Fizinis aprašymas
- Skonis
- Lydymosi temperatūra
- Tirpumas
- Tankis
- Lūžio rodiklis
- Standartinė formavimo entalpija
- Laikymo temperatūra
- pH
- Mokymai
- Kalcio nitratas ir amonio vandenilio fosfatas
- Kalcio hidroksidas ir fosforo rūgštis
- Programos
- Kauliniame audinyje
- Biokeraminiai cementai
- Gydytojai
- Kiti
- Nuorodos
Kalcio fosfatas yra neorganinės druskos kiekį ir tretinė, kurio cheminė formulė yra Ca 3 (PO 4 ) 2 . Formulėje teigiama, kad šios druskos sudėtis yra atitinkamai 3: 2 kalcis ir fosfatas. Tai galima pamatyti tiesiogiai paveikslėlyje žemiau, kur parodytas Ca 2+ katijonas ir PO 4 3- anijonas . Kiekviename trečiame Ca 2+ yra du PO 4 3, kurie sąveikauja su jais.
Kita vertus, kalcio fosfatas reiškia druskų serijas, kurios skiriasi priklausomai nuo Ca / P santykio, taip pat nuo hidratacijos laipsnio ir pH. Tiesą sakant, egzistuoja daugybė kalcio fosfatų rūšių, kurie gali būti sintetinami. Tačiau po nomenklatūros raidės kalcio fosfatas nurodo tik jau minėtą trikalcį.
Trikalcio fosfato santykis ir jonai. Šaltinis: RicHard-59, iš „Wikimedia Commons“
Visi kalcio fosfatai, įskaitant Ca 3 (PO 4 ) 2 , yra balta kieta medžiaga, turinti silpnus pilkšvus tonus. Jie gali būti granuliuoti, smulkūs, kristaliniai, jų dalelių dydis gali būti maždaug mikronas; buvo paruoštos net nanodalelės iš šių fosfatų, su kuriomis yra sukurtos biologiškai suderinamos medžiagos kaulams.
Šis biologinis suderinamumas atsiranda dėl to, kad šios druskos randamos dantyse ir, trumpai tariant, žinduolių kauliniuose audiniuose. Pavyzdžiui, hidroksiapatitas yra kristalinis kalcio fosfatas, kuris savo ruožtu sąveikauja su amorfine tos pačios druskos faze.
Tai reiškia, kad yra amorfinių ir kristalinių kalcio fosfatų. Dėl šios priežasties nenuostabu, kad sintetinant kalcio fosfatais pagrįstas medžiagas, jų įvairovė ir įvairovė yra skirtingos; medžiagos, kurių savybės kiekvieną dieną tyrinėtojai yra labiau suinteresuoti visame pasaulyje sutelkti dėmesį į kaulų atkūrimą.
Kalcio fosfato struktūra
Kalcio fosfatas mineraliniame whitlockite. Šaltinis: „Smokefoot“, iš „Wikimedia Commons“
Viršutinis paveikslėlis rodo trišakio kalikofosfato struktūrą keistame mineraliniame whitlockite, kuriame kaip priemaišos gali būti magnio ir geležies.
Nors iš pirmo žvilgsnio jis gali atrodyti sudėtingas, būtina paaiškinti, kad modelyje daroma kovalentinė sąveika tarp fosfato deguonies atomų ir metalo kalcio centrų.
Kaip atvaizdavimas jis galioja, tačiau sąveika yra elektrostatinė; y., Ca 2+ katijonus traukia PO 4 3- (Ca 2+ - O-PO 3 3 ) anijonai . Turint tai omenyje, suprantama, kodėl paveiksle kalcį (žaliąsias sferas) supa neigiamai įkrauti deguonies atomai (raudonosios sferos).
Kadangi jonų yra tiek daug, tai neparodo simetrinio išdėstymo ar modelio. Ca 3 (PO 4 ) 2 žemoje temperatūroje (T <1000 ° C) priima ląstelės vienetą, atitinkantį romboedrinę kristalinę sistemą; Šis polimorfas žinomas pavadinimu β-Ca 3 (PO 4 ) 2 (β-TCP, dėl savo akronimo angliškai).
Kita vertus, aukštoje temperatūroje jis virsta α-Ca 3 (PO 4 ) 2 (α-TCP) polimorfu , kurio vienetinė ląstelė atitinka monoklininę kristalinę sistemą. Dar aukštesnėje temperatūroje taip pat gali susidaryti polimorfas α'-Ca 3 (PO 4 ) 2 , turintis šešiakampę kristalinę struktūrą.
Amorfinis kalcio fosfatas
Buvo minėtos kalcio fosfato, kurio tikimasi iš druskos, kristalų struktūros. Tačiau jis gali turėti netvarkingą ir asimetrišką struktūrą, labiau susietą su „kalcio fosfato stiklo“ rūšimi nei su kristalais, griežtąja jo apibrėžimo prasme.
Kai tai įvyksta, sakoma, kad kalcio fosfatas turi amorfinę struktūrą (ACP, amorfinis kalcio fosfatas). Keletas autorių nurodo, kad šis struktūros tipas yra atsakingas už kaulų audiniuose esančių Ca 3 (PO 4 ) 2 biologines savybes , nes jos gali būti pataisytos ir biomimetizuojamos.
Išsiaiškindama savo struktūrą branduolinio magnetinio rezonanso (BMR), iš OH dalyvavimo - ir HPO 4 2- jonai buvo nustatyta AKR. Šie jonai susidaro hidrolizuojant vieną iš fosfatų:
PO 4 3- + H 2 O <=> HPO 4 2- + OH -
Dėl to tikroji ACP struktūra tampa sudėtingesnė, jos jonų sudėtį parodo formulė: Ca 9 (PO 4 ) 6-x (HPO 4 ) x (OH) x . „X“ rodo hidratacijos laipsnį, nes jei x = 1, tada formulė būtų tokia: Ca 9 (PO 4 ) 5 (HPO 4 ) (OH).
Skirtingos struktūros, kurios gali turėti AKR, priklauso nuo Ca / P molinių santykių; tai yra santykiniai kalcio ir fosfato kiekiai, kurie keičia visą jo susidariusią sudėtį.
Likusi šeima
Kalcio fosfatai iš tikrųjų yra neorganinių junginių, kurie savo ruožtu gali sąveikauti su organine matrica, šeima.
Kiti fosfatai gaunami „paprasčiausiai“ keičiant anijonus, lydinčius su kalciu (PO 4 3 , HPO 4 2 , H 2 PO 4 - , OH - ), taip pat priemaišų rūšis kietoje medžiagoje. Taigi iki vienuolikos ar daugiau kalcio fosfatų, kurių kiekviena turi savo struktūrą ir savybes, gali būti kilę natūraliai arba dirbtinai.
Kai kurie fosfatai ir jų atitinkamos cheminės struktūros bei formulės bus paminėti toliau:
-Kalcio vandenilio fosfato dihidratas, CaHPO 4 ∙ 2H 2 O: monoklinika.
-Kalcio dihidrofosfato monohidratas, Ca (H 2 PO 4 ) 2 ∙ H 2 O: triklinika.
- Bevandenis diacidinis fosfatas, Ca (H 2 PO 4 ) 2 : triklinika.
-Octacalcium vandenilio fosfatas (AVP), Ca 8 H 2 (PO 4 ) 6 : triklininio. Tai yra hidroksiapatito sintezės pirmtakas.
-Hidroksiapatitas, Ca 5 (PO 4 ) 3 OH: šešiakampis.
Fizinės ir cheminės savybės
Vardai
-Kalcio fosfatas
-Tikalikalio fosfatas
-Tikalcio difosfatas
Molekulinė masė
310,74 g / mol.
Fizinis aprašymas
Tai yra bekvapė balta kieta medžiaga.
Skonis
Beskonis.
Lydymosi temperatūra
1670 ° K (1391 ° C).
Tirpumas
- Praktiškai netirpsta vandenyje.
-Netirpsta etanolyje.
-Tirpsta praskiestoje druskos rūgštyje ir azoto rūgštyje.
Tankis
3,14 g / cm 3 .
Lūžio rodiklis
1,629
Standartinė formavimo entalpija
4126 kcal / mol.
Laikymo temperatūra
2–8 ° C.
pH
6-8 vandeninėje 50 g / l kalcio fosfato suspensijoje.
Mokymai
Kalcio nitratas ir amonio vandenilio fosfatas
Kalcio fosfato gavimui arba formavimui yra daugybė būdų. Vieną iš jų sudaro dviejų druskų, Ca (NO 3 ) 2 ∙ 4H 2 O ir (NH 4 ) 2 HPO 4 , ištirpintos atitinkamai absoliučiame alkoholyje ir vandenyje, mišinys . Viena druska suteikia kalcio, o kita - fosfato.
Iš šio mišinio susikaupia ACP, kuris 2 valandas kaitinamas 800 ° C temperatūros orkaitėje. Po šios procedūros gaunamas β-Ca 3 (PO 4 ) 2 . Atidžiai kontroliuodami temperatūrą, sujudėjimą ir sąlyčio laiką, gali susidaryti nanokristalai.
Norint susidaryti α-Ca 3 (PO 4 ) 2 polimorfui, reikia fosfatą kaitinti aukštesnėje kaip 1000 ° C temperatūroje. Šis kaitinimas atliekamas esant kitiems metalo jonams, kurie pakankamai stabilizuoja šį polimorfą, kad jį būtų galima naudoti kambario temperatūroje; tai yra, ji išlieka stabilioje meta būsenoje.
Kalcio hidroksidas ir fosforo rūgštis
Kalcio fosfatas taip pat gali būti gaunamas maišant kalcio hidroksido ir fosforo rūgšties tirpalus, taip gaunant rūgšties ir šarmo neutralizaciją. Po pusės dienos brandinimo motininiuose tirpaluose ir tinkamo filtravimo, plovimo, džiovinimo ir sijojimo gaunami granuliuoti amorfiniai fosfato milteliai, ACP.
Šis aukštų temperatūrų AKR reakcijų produktas, transformuojantis pagal šias chemines lygtis:
2ka 9 (HPO 4 ) (PO 4 ) 5 (OH) => 2ka 9 (P 2 O 7 ) 0,5 (PO 4 ) 5 (OH) + H 2 O (kai T = 446.60 ° C)
2ka 9 (P 2 O 7 ) 0,5 (PO 4 ) 5 (OH) => 3Ca 3 (PO 4 ) 2 + 0,5H 2 O (kai T = 748.56 ° C)
Tokiu būdu gaunamas β-Ca 3 (PO 4 ) 2 , jo labiausiai paplitęs ir stabilus polimorfas.
Programos
Kauliniame audinyje
Ca 3 (PO 4 ) 2 yra pagrindinė neorganinė kaulų pelenų sudedamoji dalis. Tai kaulų pakaitinių transplantacijų komponentas, tai paaiškinama cheminiu panašumu su kauluose esančiais mineralais.
Kaulų defektams taisyti ir titano metalo protezams dengti naudojamos kalcio fosfato biomedžiagos. Ant jų nusėda kalcio fosfatas, izoliuojantis nuo aplinkos ir sulėtindamas titano korozijos procesą.
Kalcio fosfatai, įskaitant Ca 3 (PO 4 ) 2 , naudojami keraminėms medžiagoms gaminti. Šios medžiagos yra biologiškai suderinamos ir šiuo metu yra naudojamos alveolinių kaulų nykimui atkurti, atsirandantiems dėl periodonto ligų, endodontinių infekcijų ir kitų sąlygų.
Tačiau jie turėtų būti naudojami tik pagreitinti periapikalų kaulų atstatymą tose vietose, kur nėra lėtinės bakterinės infekcijos.
Kalcio fosfatas gali būti naudojamas kaulų defektams taisyti, kai negalima naudoti autogeninio kaulo transplantato. Jis gali būti naudojamas atskirai arba kartu su biologiškai skaidomu ir rezorbuojančiu polimeru, pavyzdžiui, poliglikolio rūgštimi.
Biokeraminiai cementai
Kalcio fosfato cementas (CPC) yra dar viena biokeramika, naudojama kaulinio audinio atstatymui. Jis gaminamas maišant skirtingų tipų kalcio fosfatų miltelius su vandeniu, formuojant pastą. Pasta gali būti suleista arba pritvirtinta prie kaulo defekto ar ertmės.
Cementai formuojami, palaipsniui rezorbuojami ir pakeičiami naujai suformuotu kaulu.
Gydytojai
-Ca 3 (PO 4 ) 2 yra pagrindinė druska, todėl ji naudojama kaip antacidas, siekiant neutralizuoti skrandžio rūgšties perteklių ir padidinti pH. Dantų pastose jis yra kalcio ir fosfato šaltinis, palengvinantis dantų ir kaulų hemostazės remineralizacijos procesą.
-Jis taip pat naudojamas kaip maisto papildas, nors pigiausias kalcio tiekimo būdas yra jo karbonato ir citrato vartojimas.
-Kalcio fosfatas gali būti naudojamas gydant tetaniją, latentinę hipokalcemiją ir palaikomąją terapiją. Tai taip pat naudinga papildant kalcį nėštumo ir žindymo laikotarpiu.
-Jis naudojamas užteršimo radioaktyviųjų radioaktyviųjų izotopų (Ra-226) ir stroncio (Sr-90) gydymui. Kalcio fosfatas blokuoja radioaktyviųjų izotopų absorbciją virškinamajame trakte, taip sumažindamas jų daromą žalą.
Kiti
-Kalcio fosfatas naudojamas kaip pašaras paukščiams. Be to, jis naudojamas dantų pastose, siekiant kontroliuoti raugėjimą.
-Jis naudojamas kaip priemonė nuo rūkymo, pavyzdžiui, siekiant išvengti stalo druskos sutankėjimo.
-Jis veikia kaip miltų baliklis. Tuo tarpu kiauliniai taukai apsaugo nuo nepageidaujamo dažymo ir pagerina kepimo būklę.
Nuorodos
- „Tung MS“ (1998) kalcio fosfatai: struktūra, sudėtis, tirpumas ir stabilumas. In: Amjad Z. (red.) Kalcio fosfatai biologinėse ir pramoninėse sistemose. „Springer“, Bostonas, MA.
- „Langlang Liu“, „Yanzeng Wu“, „Chao Xu“, „Suchun Yu“, „Xiaopei Wu“ ir „Honglian Dai“. (2018 m.). "Nano-β-trikalcio fosfato sintezė, apibūdinimas ir slopinimas kepenų ląstelių vėžinėse ląstelėse", Journal of Nanomaterials, vol. 2018 m., Straipsnio ID 7083416, 7 puslapiai, 2018 m.
- Combes, Kristus ir Rey, krikščionys. (2010). Amorfiniai kalcio fosfatai: sintezė, savybės ir panaudojimas biomedžiagose. „Acta Biomaterialia“, t. 6 (Nr. 9). psl. 3362-3378. ISSN 1742-7061
- Vikipedija. (2019 m.). Trikalcio fosfatas. Atkurta iš: en.wikipedia.org
- Abida ir kt. (2017). Trikalcio fosfato milteliai: paruošimas, apibūdinimas ir sutankinimas. Viduržemio jūros regiono chemijos leidinys, 2017, 6 (3), 71–76.
- „PubChem“. (2019 m.). Kalcio fosfatas. Atkurta iš: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Elsevier. (2019 m.). Kalcio fosfatas. „Science Direct“. Atkurta iš: sciencedirect.com