Hydroxylapatiet 99,9+% puur

Hydroxyalpatiet (ook hydroxyapatiet, voorheen apatiet (CaOH)) is een mineraal uit de mineraalklasse "fosfaten, arsenaten en vanadaten", dat op verschillende plaatsen overvloedig aanwezig kan zijn, maar over het algemeen niet erg wijdverspreid is.

Hydroxyapatiet kristalliseert in het hexagonale kristalsysteem met de chemische samenstelling Ca5 [OH | (PO4) 3] en ontwikkelt gewoonlijk korte tot lange prismatische kristallen met een lengte tot 30 cm. Het kan ook worden gevonden in de vorm van massieve minerale aggregaten, stalactitische vormen en coatings. Bovendien vormt hydroxyapatiet de basis van de harde substantie (botten, tanden) van alle gewervelde dieren.

In zijn pure vorm is hydroxyapatiet kleurloos en transparant. Door meervoudige refractie als gevolg van gebreken in de roosterconstructie of polykristallijne vorming kan het echter ook wit lijken en, als gevolg van vreemde toevoegingen, een grijze, gele, groene, bruine of zwarte kleur aannemen, waarbij de transparantie dienovereenkomstig afneemt. De lijnkleur is echter altijd wit.

Hydroxyapatiet behoort tot de apatietgroep en vormt een naadloos gemengde reeks met chloorapatiet (CaCl) en fluorapatiet (CaF).

Voorkomen in levende wezens

Hydroxyapatiet vormt de basis van de harde substantie van alle gewervelde dieren en wordt door biomineralisatie in het lichaam aangemaakt. Het zit in de botten voor ongeveer 40%, in de verkalkingszone van gewrichtskraakbeen, in het dentine tot 70% en in het glazuur (enamelum) tot 95%. Volgens dit is tandglazuur met een Mohs-hardheid van 5 het hardste materiaal in ons lichaam.

Tandglazuur bestaat uit adamantoblasten (ameloblasten, glazuurvormende cellen). Deze cellen scheiden eerst een bindweefselsubstantie af (prenamelum). Na de uitbarsting van de tanden vindt de meeste mineralisatie plaats: het tandglazuur bereikt zijn uiteindelijke hardheid door de opslag van Ca2 + en fosfaten in de vorm van apatiet.

Tandglazuur beschermt niet alleen mechanisch, maar ook chemisch. Als het echter in oplossing wordt gebracht bij een pH <5,5, wordt het gedemineraliseerd. Dit gebeurt meestal in de mond door bacteriële en fruitzuren.

Dit kan worden voorkomen door het hydroxide-ion te vervangen door een fluoride-ion, bijvoorbeeld door fluoride toe te voegen aan tandpasta, keukenzout of drinkwater.

Fluorapatiet heeft een veel lager oplosbaarheid bij dezelfde pH-waarde, d.w.z. veel minder fluorapatiet moleculen dissociëren in een oplossing dan hydroxyapatiet moleculen. Dat is de reden waarom fluorapatiet meer permanent is dan het lichaamseigen hydroxyapatiet.

Het natuurlijk voorkomende calciumfosfaat komt niet overeen met het chemisch zuivere en 100% kristallijne hydroxyapatiet, maar heeft substituties in het kristalrooster. In de eerste plaats vindt bij contact met carbonaationen, bijvoorbeeld uit het bloed en interstitiële vloeistof, een substitutie plaats van PO43- door CO32-. Andere belangrijke substituenten in vivo zijn voornamelijk magnesium, maar ook natrium- en zinkionen, evenals biologische soorten zoals citraat en eiwitten.

Botten, dentine en tandglazuur zijn niet volledig gemaakt van mineraal apatiet. In plaats daarvan zijn platte deeltjes van met carbonaat gesubstitueerd hydroxyapatiet ingebed in een matrix van eiwitten, voornamelijk collageen, waardoor het botmateriaal de eigenschappen van een composietmateriaal krijgt.

Gebruik

In de chemische industrie is hydroxyapatiet een belangrijk erts voor de winning van fosfor en daarmee voor de productie van meststoffen en fosforzuur.

In de geneeskunde wordt het gebruikt als biomateriaal voor bottransplantaten, soms in combinatie met β-tricalciumfosfaat, of als bioactieve coating op titaniumimplantaten om botintegratie te verbeteren.

Voor het coaten van implantaten met hydroxyapatiet is de aanpak om oppervlakken van bioactief glaskeramiek gedurende meerdere dagen te incuberen in gesimuleerde lichaamsvloeistof. De concentratie van calcium- en fosfaationen in de oplossing is hoger dan het oplosbaarheidsproduct en calciumfosfaat slaat geleidelijk neer. Als aan de juiste voorwaarden is voldaan met betrekking tot de pH-waarde en de samenstelling van de gesimuleerde lichaamsvloeistof, wordt een modificatie verkregen die lijkt op of identiek is aan die van hydroxyapatiet. Deze procedure maakt het mogelijk om andere stoffen op te slaan in het gevormde calciumfosfaat als coprecipitaat. Anorganische bestanddelen zoals silicium, die de osteoconductiviteit kunnen bevorderen door de oppervlakte-eigenschappen te veranderen, komen hierbij in het geding. Er wordt ook onderzoek gedaan naar de opslag van eiwitten, voornamelijk groeifactoren zoals BMP's, om ook osteo-inductiviteit te bereiken.

In preparatieve eiwitbiochemie wordt hydroxyapatiet gebruikt als een stationaire fase bij de chromatografische scheiding van eiwitten, vooral membraaneiwitten.

In de genetica wordt het mineraal gebruikt bij DNA-DNA-hybridisatie (een oudere methode om de mate van verwantschap in organismen te bepalen). Dit maakt gebruik van de eigenschap dat het hecht aan dubbele DNA-strengen, maar niet aan enkele strengen. Op deze manier kunnen dubbele helices worden gescheiden van enkele strengen.

Hydroxyapatiet zit ook in speciale tandpasta's als toevoeging in zogenaamde gevoelige tandpasta's.

Technische gegevens

Empirical formula HCa₅O₁₃P₃
Molar mass (M) 502.31 g/mol
Melting point (mp)1700 °C
CAS No.[1306-06-5]