- Struktur af calciumphosphat
- Amorf calciumphosphat
- Resten af familien
- Fysiske og kemiske egenskaber
- navne
- Molekylær vægt
- Fysisk beskrivelse
- Smag
- Smeltepunkt
- Opløselighed
- Massefylde
- Brydningsindeks
- Standard entalpi af dannelse
- Stuetemperatur
- pH
- Uddannelse
- Calciumnitrat og ammoniumhydrogenphosphat
- Calciumhydroxid og fosforsyre
- Applikationer
- I knoglevæv
- Bioceramiske cement
- Læger
- Andre
- Referencer
Den calciumphosphat er et uorganisk salt og tertiære den kemiske formel Ca 3 (PO 4) 2. Formlen angiver, at sammensætningen af dette salt er 3: 2 for henholdsvis calcium og phosphat. Dette kan ses direkte på billedet herunder, hvor Ca 2+ kation og PO 4 3- anionen er vist. For hver tredje Ca 2+ er der to PO 4 3-, der interagerer med dem.
På den anden side refererer calciumphosphat til en række salte, der varierer afhængigt af Ca / P-forholdet, samt graden af hydrering og pH. Der er faktisk mange typer calciumphosphater, der findes og kan syntetiseres. Efter nomenklaturen til brevet henviser calciumphosphat imidlertid kun til tricalcium, den allerede nævnte.
Andel og ioner i tricalciumphosphat. Kilde: RicHard-59, fra Wikimedia Commons
Alle calciumphosphater, inklusive Ca 3 (PO 4) 2, er hvide faste stoffer med let gråtoner. De kan være kornede, fine, krystallinske og har partikelstørrelser på omkring mikron; og endda nanopartikler af disse fosfater er blevet fremstillet, hvormed biokompatible materialer til knogler er designet.
Denne biokompatibilitet skyldes det faktum, at disse salte findes i tænderne og kort sagt i knogler på væv fra pattedyr. F.eks. Er hydroxyapatit et krystallinsk calciumphosphat, der igen interagerer med en amorf fase af det samme salt.
Dette betyder, at der er amorfe og krystallinske calciumphosphater. Af den grund er det ikke overraskende mangfoldigheden og flere muligheder, når man syntetiserer materialer baseret på calciumphosphater; materialer, hvis egenskaber hver dag forskere er mere interesserede over hele verden til at fokusere på restaurering af knogler.
Struktur af calciumphosphat
Calciumphosphat i mineralet whitlockite. Kilde: Smokefoot, fra Wikimedia Commons
Det øverste billede viser strukturen af tribasisk calico-fosfat i den underlige mineral whitlockite, der kan indeholde magnesium og jern som urenheder.
Selvom det ved første øjekast kan virke kompliceret, er det nødvendigt at præcisere, at modellen antager kovalente interaktioner mellem oxygenatomer i fosfater og metalcentre for calcium.
Som repræsentation er det gyldigt, men interaktionerne er elektrostatiske; det vil sige, at Ca2 + -kationer tiltrækkes af PO 4 3- (Ca 2+ - O-PO 3 3-) anioner. Med dette i tankerne forstås det, hvorfor i billedet er calcium (grønne kugler) omgivet af de negativt ladede iltatomer (røde kugler).
Da der er så mange ioner, efterlader det ikke et symmetrisk arrangement eller mønster synligt. Ca 3 (PO 4) 2 vedtager ved lave temperaturer (T <1000 ° C) en enhed celle, der svarer til et rhombohedral krystallinsk ordning; Denne polymorf er kendt under navnet β-Ca 3 (PO 4) 2 (ß-TCP, for dens akronym på engelsk).
Ved høje temperaturer på den anden side er det omdannes til polymorf α-Ca 3 (PO 4) 2 (α-TCP), hvis enhedscelle svarer til en monoklin krystallinsk system. Ved endnu højere temperaturer, den polymorfe α'-Ca 3 (PO 4) 2, som har en hexagonal krystallinsk struktur, kan også danne.
Amorf calciumphosphat
Krystallstrukturer er blevet nævnt for calciumphosphat, som kan forventes fra et salt. Imidlertid er det i stand til at udvise forstyrrede og asymmetriske strukturer, der er mere knyttet til en type "calciumphosphatglas" end til krystaller i den strenge betydning af dens definition.
Når dette sker antages, at calciumphosphat har en amorf struktur (ACP, amorf calciumphosphat). Flere forfattere peger på denne type struktur som ansvarlig for de biologiske egenskaber af Ca 3 (PO 4) 2 i knoglevæv, idet dets reparation og biomimetisering er muligt.
Ved at belyse dens struktur ved nukleær magnetisk resonans (NMR) er tilstedeværelsen af OH - og HPO 4 2- ioner fundet i ACP. Disse ioner dannes ved hydrolyse af et af fosfaterne:
PO 4 3- + H 2 O <=> HPO 4 2- + OH -
Som et resultat, den sande struktur ACP bliver mere kompliceret, hvis sammensætning af sine ioner er repræsenteret ved formlen: Ca 9 (PO 4) 6-x (HPO 4) x (OH) x. På 'x' angiver graden af hydratisering, eftersom hvis x = 1, så formlen ville være: Ca 9 (PO 4) 5 (HPO 4) (OH).
De forskellige strukturer, som AVS kan have, afhænger af Ca / P-molforholdene; det vil sige af de relative mængder af calcium og phosphat, der ændrer al dens resulterende sammensætning.
Resten af familien
Calciumphosphater er faktisk en familie af uorganiske forbindelser, som igen kan interagere med en organisk matrix.
De andre phosphater opnås "blot" ved at ændre anionerne, der ledsager calcium (PO 4 3-, HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, OH -) såvel som typen af urenheder i fast stof. Således kan op til elleve eller flere calciumphosphater, hver med sin egen struktur og egenskaber, oprindeligt naturligt eller kunstigt.
Nogle fosfater og deres respektive kemiske strukturer og formler vil blive nævnt nedenfor:
Calciumsulfat hydrogen-dihydrat, CaHPO 4 ∙ 2H 2 O: monoklint.
-Calcium dihydrogenphosphat monohydrat, Ca (H 2 PO 4) 2 ∙ H 2 O: triklin.
-Anhydrous disyre phosphat, Ca (H 2 PO 4) 2: triklin.
-Octacalcium hydrogenphosphat (OCP), Ca 8 H 2 (PO 4) 6: triklin. Det er en forløber i syntesen af hydroxyapatit.
-Hydroxyapatit, Ca 5 (PO 4) 3 OH: hexagonal.
Fysiske og kemiske egenskaber
navne
-Calciumphosphat
-Tricalciumphosphat
-Ticalciumdiphosphat
Molekylær vægt
310,74 g / mol.
Fysisk beskrivelse
Det er et lugtfrit, hvidt fast stof.
Smag
Smagløs.
Smeltepunkt
1670 ° K (1391 ° C).
Opløselighed
-Praktisk uopløselig i vand.
- Uopløselig i ethanol.
-Opløseligt i fortyndet saltsyre og salpetersyre.
Massefylde
3,14 g / cm 3.
Brydningsindeks
1629
Standard entalpi af dannelse
4126 kcal / mol.
Stuetemperatur
2-8 ° C
pH
6-8 i en vandig suspension af 50 g / l calciumphosphat.
Uddannelse
Calciumnitrat og ammoniumhydrogenphosphat
Der er adskillige metoder til at være i stand til at fremstille eller danne calciumphosphat. En af dem består af en blanding af to salte, Ca (NO 3) 2 ∙ 4H 2 O, og (NH 4) 2 HPO 4, forud opløst i absolut alkohol og vand hhv. Det ene salt tilvejebringer kalk, og det andet fosfat.
Fra denne blanding udfældes AVS, der derefter underkastes opvarmning i en ovn ved 800 ° C i 2 timer. Som et resultat af denne procedure, β-Ca 3 (PO 4) er 2 opnås. Ved omhyggeligt at kontrollere temperaturer, omrøring og kontakttider kan nanokrystaldannelse forekomme.
Til dannelse af α-Ca 3 (PO 4) 2 polymorf det er nødvendigt at opvarme phosphat over 1000 ° C. Denne opvarmning udføres i nærværelse af andre metalioner, som stabiliserer denne polymorf tilstrækkelig til, at den kan anvendes ved stuetemperatur; det vil sige, det forbliver i en stabil metatilstand.
Calciumhydroxid og fosforsyre
Calciumphosphat kan også dannes ved at blande opløsningerne af calciumhydroxid og phosphorsyre og frembringe en syre-base neutralisering. Efter en halv dags modning i moderluden og deres på grund af filtrering, vask, tørring og sigtning opnås et granulært amorft phosphatpulver, ACP.
Dette AVS reagerer produkt med høje temperaturer, omdannet i henhold til følgende kemiske ligninger:
2Ca 9 (HPO 4) (PO 4) 5 (OH) => 2ca 9 (P 2 O 7) 0,5 (PO 4) 5 (OH) + H 2 O (ved T = 446,60 ° C)
2ca 9 (P 2 O 7) 0,5 (PO 4) 5 (OH) => 3Ca 3 (PO 4) 2 + 0,5 2 O (ved T = 748,56 ° C)
På denne måde, β-Ca 3 (PO 4) 2, dens mest almindelige og stabile polymorf, opnås.
Applikationer
I knoglevæv
Ca 3 (PO 4) 2 er den vigtigste uorganiske bestanddel af knogleaske. Det er en komponent i knoglerudskiftningstransplantationer, hvilket forklares ved dets kemiske lighed med de mineraler, der findes i knoglen.
Calciumphosphat-biomaterialer bruges til at korrigere knogledefekter og til belægning af titanmetallproteser. Calciumphosphat afsættes på dem, isolerer dem fra miljøet og bremser titankorrosionsprocessen.
Calciumphosphater, inklusive Ca 3 (PO 4) 2, bruges til at fremstille keramiske materialer. Disse materialer er biokompatible og bruges i øjeblikket til at gendanne alveolært knogletab som følge af periodontal sygdom, endodontiske infektioner og andre tilstande.
De bør dog kun bruges til at fremskynde periapisk knoglereparation i områder, hvor der ikke er nogen kronisk bakterieinfektion.
Calciumphosphat kan bruges til at reparere knogledefekter, når et autogent knogletransplantat ikke kan bruges. Det kan anvendes alene eller i kombination med en bionedbrydelig og resorberbar polymer, såsom polyglycolsyre.
Bioceramiske cement
Calciumphosphatcement (CPC) er en anden bioceramik, der bruges til reparation af knoglevæv. Det fremstilles ved at blande pulveret fra forskellige typer calciumphosphater med vand og danne en pasta. Pastaen kan injiceres eller monteres på knogledefekten eller hulrummet.
Cementer formes, resorberes gradvist og erstattes af nydannet knogle.
Læger
-Ca 3 (PO 4) 2 er et basisk salt, hvorfor det anvendes som et syreneutraliserende at neutralisere overskydende mavesyre og forøge pH. I tandpastaer tilvejebringer det en kilde til calcium og fosfat for at lette remineraliseringsprocessen for tænder og knoglemostase.
-Det bruges også som et ernæringstilskud, selvom den billigste måde at levere calcium er ved at bruge dets carbonat og citrat.
-Calciumphosphat kan bruges til behandling af tetany, latent hypokalsæmi og vedligeholdelsesbehandling. Det er også nyttigt i calciumtilskud under graviditet og amning.
-Det bruges til behandling af kontaminering med radioaktive isotoper radio (Ra-226) og strontium (Sr-90). Calciumphosphat blokerer for absorptionen af radioaktive isotoper i fordøjelseskanalen og begrænser således skaderne forårsaget af dem.
Andre
-Calciumphosphat bruges som foder til fugle. Derudover bruges det i tandpastaer til at kontrollere tandsten.
-Det bruges som et antikakemiddel, for eksempel for at forhindre, at bordsalt komprimeres.
-Det fungerer som et melblegemiddel. I mellemtiden forhindrer det uvedkommende farvning i smelter og forbedrer stegetilstanden.
Referencer
- Tung MS (1998) Calciumphosphates: Struktur, sammensætning, opløselighed og stabilitet. I: Amjad Z. (eds) Calciumphosphates i biologiske og industrielle systemer. Springer, Boston, MA.
- Langlang Liu, Yanzeng Wu, Chao Xu, Suchun Yu, Xiaopei Wu og Honglian Dai. (2018). "Syntese, karakterisering af Nano-ß-Tricalciumphosphat og inhiberingen på hepatocellulære carcinomceller," Journal of Nanomaterials, vol. 2018, artikel ID 7083416, 7 sider, 2018.
- Combes, Christ and Rey, Christian. (2010). Amorfe calciumphosphater: syntese, egenskaber og anvendelser i biomaterialer. Acta Biomaterialia, vol. 6 (n ° 9). pp. 3362-3378. ISSN 1742-7061
- Wikipedia. (2019). Tricalciumphosphat. Gendannet fra: en.wikipedia.org
- Abida et al. (2017). Tricalciumphosphatpulver: Forberedelse, karakterisering og komprimeringsevne. Mediterranean Journal of Chemistry 2017, 6 (3), 71-76.
- Pubchem. (2019). Calciumphosphat. Gendannes fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Elsevier. (2019). Calciumphosphat. Science Direct. Gendannes fra: sciencedirect.com