Hydroksiapatiitti (HAp) on kalsiumfosfaatti, joka on samanlainen kuin ihmisen kovat kudokset morfologialtaan ja koostumukseltaan1. Erityisesti sillä on kuusikulmainen rakenne2, 3ja stoikiometrinen Ca/P-suhde 1,67, joka on identtinen luuapatiitin kanssa2, 4, 5.
Hydroksiapatiitin tärkeä ominaisuus on sen stabiilisuus muihin kalsiumfosfaatteihin verrattuna. Termodynaamisesti hydroksiapatiitti on stabiilin kalsiumfosfaattiyhdiste fysiologisissa olosuhteissa, kuten lämpötilassa, pH:ssa ja kehon nesteiden koostumuksessa.2.
Nanoteknologian kehityksen myötä materiaalitieteeseen on havaittu suuri vaikutus. Nanomateriaalien tuotanto on saanut huomattavaa huomiota adsorptioon, katalyysiin ja optisiin sovelluksiin, erityisesti kun kyseessä ovat biomateriaalit6.
Nanohydroksiapatiitti (nano-HAp) herättää kiinnostusta biomateriaalina käytettäväksi proteettisissa sovelluksissa, koska se on kooltaan, kristallografialta ja kemiallisesta koostumuksestaan samankaltainen ihmisen kovakudoksen kanssa. Luun ja hampaiden emali koostuu suurelta osin tämän mineraalin muodosta.
Erinomaisten ominaisuuksiensa ansiosta6:
· Bioyhteensopivuus
· Bioaktiivisuus
· Osteokonduktiivisuus
· Ei-myrkyllinen ja ei-inflammatorinen luonne
Nanohydroksiapatiittibiokeraamilla on useita sovelluksia, jotka sisältävät6:
· Luukudostekniikka
·Luustukoiden täyteaineet ortopediaan, traumatologiaan, selkäranka-, leuka- ja hammaskirurgiaan.
·Ortopedinen ja hammasimplanttipinnoite
· Parodontaalivaurioiden korjaaminen
· Hampattoman harjanteen lisäys
·Endodonttinen hoito, kuten massan rajoitus
·Mekaanisten furkaatioreikien ja apikaalisen esteen muodostumisen korjaus
· Täyteaineet korjaavan lasi-ionomeerisementin (GIC) ja korjaavan komposiittihartsin vahvistamiseen
· Herkkyyttä vähentävä aine hampaiden valkaisussa
·Remineralisoiva aine hammastahnoissa
· Varhainen kariesleesioiden hoito
· Lääkkeiden ja geenien toimitus
Kirjallisuuskatsaus osoittaa, että riski, joka liittyy altistumiseen nanohiukkasmaiselle kalsiumfosfaatille sellaisina annoksina, joita tavallisesti käytetään biolääketieteessä, terveydenhuoltotuotteissa ja kosmetiikassa, on erittäin pieni eikä sitä todennäköisesti esiinny ollenkaan. Lisäksi siinä todetaan myös, että kaikissa kohtuullisissa olosuhteissa kalsiumfosfaattinanohiukkasia voidaan pitää ihmisille turvallisina7.
|
IUPAC-nimi |
Pentakalsiumhydroksiditrifosfaatti |
|
CAS-numero |
12167-74-7 |
|
EY-numero |
235-330-6 |
|
Synonyymit |
Hydroksiapatiitti (CAS n.{0}}), hydroksiapatiitti, kalsiumhydroksiapatiitti |
|
Kemiallinen kaava |
Ca10(PO4)6(VAI NIIN)2 |
|
Molekyylipaino |
1004,6 g/mol |
------ Lääketieteellinen käyttö ------
Titaanista ja ruostumattomasta teräksestä valmistetut implantit peitetään usein hydroksiapatiittipinnoitteilla kehon huijaamiseksi ja implanttien hylkimisasteen vähentämiseksi. Hydroksiapatiittia voidaan käyttää myös tapauksissa, joissa on luutyhjiöitä tai -virheitä. Tämä prosessi suoritetaan materiaalin jauheiden, lohkojen tai helmien avulla, jotka asetetaan luun vahingoittuneille alueille.
Bioaktiivisuutensa ansiosta se rohkaisee luuta kasvamaan ja palauttaa vian. Tämä prosessi voi olla vaihtoehto allogeenisille ja ksenogeenisille luusiirteille. Se johtaa tyypillisesti lyhyempiin paranemisaikoihin kuin havaittiin, jos hydroksiapatiittia ei käytetä.
------ Suunhoidon käyttö ------
Emalikoostumus on 97 painoprosenttia nanohydroksiapatiittia ja 3 painoprosenttia orgaanista materiaalia ja vettä. Dentiinissä nanohydroksiapatiitti edustaa 70 painoprosenttia8.
Koska nanohydroksiapatiitti on emalin pääkomponentti, se antaa kirkkaan valkoisen vaikutelman ja eliminoi valon hajaheijastavuuden sulkemalla kiillepinnan pienet huokoset.
Synteettinen nanohydroksiapatiitti jäljittelee luonnollisen dentiinisen hydroksiapatiitin tai emaliapatiitin kokoa. Kokeelliset tulokset osoittavat nanohydroksiapatiitin edut emalin korjauksessa9-10, joka on johtanut sen sisällyttämiseen hammastahnoihin ja suuhuuhteluliuoksiin edistämään demineralisoituneiden kiille- tai dentiinipintojen palautumista keräämällä hydroksiapatiittinanohiukkasia vaurioihin11.
------ Muut alueet ------
Hydroksiapatiittia sisältävien kokeellisten nanorakenteisten komposiittiilmansuodattimien havaittiin olevan tehokkaita absorboimaan ja hajottamaan hiilidioksidia, mikä saattaa lopulta johtaa sen käyttöön autojen pakokaasupäästöjen vähentämisessä.12.
Vuonna 2014 syntetisoitiin ja kenttätestattiin alginaatti/nanohydroksiapatiittikomposiitti fluoridin adsorbenttina. Tämä biokomposiitti poisti fluoria ioninvaihtomekanismin kautta ja on sekä bioyhteensopiva että biohajoava13.
Viime aikoina sovelluksia katalyysissä14-16ja proteiinien erottaminen17kehitettiin ja testattiin menestyksekkäästi käyttämällä nanorakenteisia kalsiumfosfaatteja, mikä viittaa siihen, että monia innovatiivisia sovelluksia näille materiaaleille on vielä tulossa.
Hydroksiapatiitti (elektronimikroskoopin kuva)
1. Nanovaaka (neulatyyppi)
2. Mikronimittakaava (pallomainen)
3. Mikronitaso (neulatyyppi)
3. Mikronitaso (lyhyt sauvatyyppi)
