- Struktur av kalsiumfosfat
- Amorf kalsiumfosfat
- Resten av familien
- Fysiske og kjemiske egenskaper
- navnene
- Molekylær vekt
- Fysisk beskrivelse
- Smak
- Smeltepunkt
- løselighet
- tetthet
- Brytningsindeks
- Standard entalpi av formasjon
- Lager temperatur
- pH-
- Opplæring
- Kalsiumnitrat og ammoniumhydrogenfosfat
- Kalsiumhydroksyd og fosforsyre
- applikasjoner
- I beinvev
- Bioceramiske sement
- leger
- andre
- referanser
Den kalsiumfosfat er et uorganisk salt og tertiære hvis kjemiske formel er Ca 3 (PO 4 ) 2 . Formelen sier at sammensetningen av dette saltet er 3: 2 for henholdsvis kalsium og fosfat. Dette kan sees direkte på bildet nedenfor, der Ca 2+ -kation og PO 4 3- anjonen er vist . For hver tredje Ca 2+ er det to PO 4 3- som samhandler med dem.
På den annen side refererer kalsiumfosfat til en serie salter som varierer avhengig av Ca / P-forholdet, samt hydratiseringsgraden og pH. Det er faktisk mange typer kalsiumfosfater som finnes og kan syntetiseres. Etter nomenklaturen til brevet, refererer kalsiumfosfat imidlertid bare til trikalcium, den som allerede er nevnt.
Andel og ioner i trikalsiumfosfat. Kilde: RicHard-59, fra Wikimedia Commons
Alle kalsiumfosfater, inkludert Ca 3 (PO 4 ) 2 , er hvite faste stoffer med svake gråtoner. De kan være kornete, fine, krystallinske og har partikkelstørrelser på rundt mikron; og til og med nanopartikler av disse fosfater er blitt fremstilt, som biokompatible materialer for bein er designet med.
Denne biokompatibiliteten skyldes det faktum at disse saltene finnes i tennene og kort sagt i beinvevet til pattedyr. For eksempel er hydroksyapatitt et krystallinsk kalsiumfosfat, som igjen samvirker med en amorf fase av det samme saltet.
Dette betyr at det er amorfe og krystallinske kalsiumfosfater. Av den grunn er det ikke overraskende mangfoldet og flere alternativer når man syntetiserer materialer basert på kalsiumfosfater; materialer som har egenskaper hver dag forskere er mer interessert over hele verden for å fokusere på restaurering av bein.
Struktur av kalsiumfosfat
Kalsiumfosfat i mineralet whitlockite. Kilde: Smokefoot, fra Wikimedia Commons
Det øvre bildet viser strukturen til tribasic calico fosfat i den rare mineralen whitlockite, som kan inneholde magnesium og jern som urenheter.
Selv om det ved første øyekast kan virke sammensatt, er det nødvendig å tydeliggjøre at modellen forutsetter kovalente interaksjoner mellom oksygenatomer i fosfater og metall-sentrene for kalsium.
Som representasjon er det gyldig, men interaksjonene er elektrostatiske. det vil si at Ca 2+ -kationer blir tiltrukket av PO 4 3- (Ca 2+ - O-PO 3 3- ) anioner . Med dette i bakhodet forstås det hvorfor i bildet er kalsium (grønne kuler) omgitt av de negativt ladede oksygenatomer (røde kuler).
Siden det er så mange ioner, lar det ikke et symmetrisk arrangement eller mønster være synlig. Ca 3 (PO 4 ) 2 vedtar ved lave temperaturer (T <1000 ° C) en enhetscelle som tilsvarer et rhombohedral krystallinsk system; Denne polymorfen er kjent under navnet β-Ca 3 (PO 4 ) 2 (β-TCP, for dens forkortelse på engelsk).
Ved høye temperaturer, derimot, blir den transformert til polymorf a-Ca 3 (PO 4 ) 2 (a-TCP), hvis enhetscelle tilsvarer et monoklinisk krystallinsk system. Ved enda høyere temperaturer, den polymorfe α'-Ca 3 (PO 4 ) 2 , som har en heksagonal krystallstruktur , kan også dannes .
Amorf kalsiumfosfat
Krystallstrukturer er blitt nevnt for kalsiumfosfat, som kan forventes fra et salt. Imidlertid er det i stand til å utvise forstyrrede og asymmetriske strukturer, knyttet mer til en type "kalsiumfosfatglass" enn til krystaller i den strenge betydningen av dens definisjon.
Når dette skjer, sies kalsiumfosfat å ha en amorf struktur (ACP, amorf kalsiumfosfat). Flere forfattere peker på denne typen strukturer som ansvarlige for de biologiske egenskapene til Ca 3 (PO 4 ) 2 i beinvev, og det er mulig å reparere og biomimetisere det.
Ved å belyse strukturen ved kjernemagnetisk resonans (NMR), er tilstedeværelsen av OH - og HPO 4 2- ioner funnet i ACP. Disse ionene dannes ved hydrolyse av et av fosfatene:
PO 4 3- + H 2 O <=> HPO 4 2- + OH -
Som et resultat, blir den virkelige strukturen av ACP mer komplisert, hvis sammensetning av ioner er representert ved formelen: Ca 9 (PO 4 ) 6-x (HPO 4 ) x (OH) x . 'X' indikerer hydratiseringsgraden, siden hvis x = 1, ville formelen være: Ca 9 (PO 4 ) 5 (HPO 4 ) (OH).
De forskjellige strukturene som AVS kan ha, avhenger av Ca / P-molforholdene; det vil si av de relative mengdene kalsium og fosfat, som endrer all dens resulterende sammensetning.
Resten av familien
Kalsiumfosfater er faktisk en familie av uorganiske forbindelser, som igjen kan samvirke med en organisk matrise.
De andre fosfater oppnås "bare" ved å endre de anioner som følger kalsium (PO 4 3- , HPO 4 2- , H 2 PO 4 - , OH - ), så vel som typen av urenheter i det faste stoff. Dermed kan opptil elleve eller flere kalsiumfosfater, hver med sin egen struktur og egenskaper, opprinnelig eller kunstig.
Noen fosfater og deres respektive kjemiske strukturer og formler vil bli nevnt nedenfor:
-Kalsium hydrogenfosfat-dihydrat, CaHPO 4 ∙ 2 H 2 O: monoklinisk.
-Kalsium dihydrogenfosfat-monohydrat, Ca (H 2 PO 4 ) 2 ∙ H 2 O: triclinic.
-Vannfri disyrefosfat, Ca (H 2 PO 4 ) 2 : triklinisk.
-Octacalcium hydrogenfosfat (OCP), Ca 8 H 2 (PO 4 ) 6 : triclinic. Det er en forløper i syntesen av hydroksyapatitt.
-Hydroxyapatite, Ca 5 (PO 4 ) 3- OH: sekskantet.
Fysiske og kjemiske egenskaper
navnene
-Kalsiumfosfat
-Trikalciumfosfat
-Tikalsiumdifosfat
Molekylær vekt
310,74 g / mol.
Fysisk beskrivelse
Det er et luktfritt, hvitt, fast stoff.
Smak
Smakløs.
Smeltepunkt
1670 ° K (1391 ° C).
løselighet
-Praktisk uoppløselig i vann.
- Uoppløselig i etanol.
-Løselig i fortynnet saltsyre og salpetersyre.
tetthet
3,14 g / cm 3 .
Brytningsindeks
1629
Standard entalpi av formasjon
4126 kcal / mol.
Lager temperatur
2-8 ° C
pH-
6-8 i en vandig suspensjon av 50 g / L kalsiumfosfat.
Opplæring
Kalsiumnitrat og ammoniumhydrogenfosfat
Det er mange metoder for å kunne produsere eller danne kalsiumfosfat. En av dem består av en blanding av to salter, Ca (NO 3 ) 2 ∙ 4H to O, og (NH 4 ) 2 HPO 4 , på forhånd oppløst i absolutt alkohol og vann, henholdsvis. Det ene saltet gir kalsium, og det andre fosfat.
Fra denne blandingen presipiteres AVS, som deretter underkastes oppvarming i en ovn ved 800 ° C i 2 timer. Som et resultat av denne prosedyre, β-Ca 3 (PO 4 ) er 2 oppnådd . Ved nøye å kontrollere temperaturer, omrøring og kontakttider, kan nanokrystalldannelse oppstå.
For å danne den α-Ca 3 (PO 4 ) 2 polymorf det er nødvendig å varme opp fosfat over 1000 ° C. Denne oppvarmingen blir utført i nærvær av andre metallioner, som stabiliserer denne polymorfen tilstrekkelig slik at den kan brukes ved romtemperatur; det vil si at den forblir i en stabil metatilstand.
Kalsiumhydroksyd og fosforsyre
Kalsiumfosfat kan også dannes ved å blande oppløsningene av kalsiumhydroksyd og fosforsyre, og gi en syre-base nøytralisering. Etter en halv dag modning i moderlutene og deres pålitelige filtrering, vasking, tørking og sikting, oppnås et kornformet, amorft fosfatpulver, ACP.
Dette ACP reagerer produkt med høye temperaturer, transformert i henhold til følgende kjemiske 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 måten β-Ca 3 (PO 4 ) 2 , den vanligste og stabile polymorf, oppnås .
applikasjoner
I beinvev
Ca 3 (PO 4 ) 2 er den viktigste uorganiske bestanddelen av beinaske. Det er en komponent i beinutskiftningstransplantasjoner, noe som forklares av dets kjemiske likhet med mineralene i beinet.
Kalsiumfosfatbiomaterialer brukes til å korrigere beinfeil og til belegg av titanmetallproteser. Kalsiumfosfat blir avsatt på dem, isolerer dem fra miljøet og bremser titankorrosjonsprosessen.
Kalsiumfosfater, inkludert Ca 3 (PO 4 ) 2 , brukes til å lage keramiske materialer. Disse materialene er biokompatible og brukes i dag for å gjenopprette alveolært bentap som følge av periodontal sykdom, endodontiske infeksjoner og andre forhold.
Imidlertid bør de bare brukes for å akselerere periapisk beinreparasjon, i områder der det ikke er noen kronisk bakteriell infeksjon.
Kalsiumfosfat kan brukes til å reparere beinfeil når et autogent beintransplantasjon ikke kan brukes. Den kan brukes alene eller i kombinasjon med en biologisk nedbrytbar og resorberbar polymer, så som polyglykolsyre.
Bioceramiske sement
Kalsiumfosfat sement (CPC) er et annet biokeramisk stoff som brukes i reparasjon av beinvev. Det lages ved å blande pulveret fra forskjellige typer kalsiumfosfater med vann og danne en pasta. Pastaen kan injiseres eller monteres på beinfeilen eller hulrommet.
Sement blir støpt, gradvis resorbert og erstattet av nydannet bein.
leger
-Ca 3 (PO 4 ) 2 er et basisk salt, og det er grunnen til at det brukes som et syrenøytraliserende middel for å nøytralisere overflødig magesyre og øke pH-verdien. I tannkrem gir det en kilde til kalsium og fosfat for å lette remineraliseringsprosessen av tennene og beinhemostase.
-Det brukes også som et næringstilskudd, selv om den billigste måten å levere kalsium på er ved å bruke karbonat og sitrat.
-Kalsiumfosfat kan brukes til behandling av tetany, latent hypokalsemi og vedlikeholdsbehandling. Det er også nyttig i kalsiumtilskudd under graviditet og amming.
-Det brukes til behandling av forurensning med radioaktive isotoper radio (Ra-226) og strontium (Sr-90). Kalsiumfosfat blokkerer absorpsjonen av radioaktive isotoper i fordøyelseskanalen, og begrenser dermed skaden forårsaket av dem.
andre
-Kalsiumfosfat brukes som fôr til fugler. I tillegg brukes den i tannkrem for å kontrollere tannsten.
-Det brukes som et kakemiddel, for eksempel for å forhindre at bordsaltet komprimerer.
-Det fungerer som et melblekemiddel. I mellomtiden forhindrer den uønsket farge i smult, og forbedrer stekekondisjonen.
referanser
- Tung MS (1998) Kalsiumfosfater: Struktur, sammensetning, løselighet og stabilitet. I: Amjad Z. (eds) Kalsiumfosfater i biologiske og industrielle systemer. Springer, Boston, MA.
- Langlang Liu, Yanzeng Wu, Chao Xu, Suchun Yu, Xiaopei Wu og Honglian Dai. (2018). "Synthesis, characterization of Nano-ß-Tricalcium Phosphate and the Inhibition on Hepatocellular Carcinoma Cells," Journal of Nanomaterials, vol. 2018, artikkel-ID 7083416, 7 sider, 2018.
- Combes, Christ and Rey, Christian. (2010). Amorfe kalsiumfosfater: syntese, egenskaper og bruksområder i biomaterialer. Acta Biomaterialia, vol. 6 (n ° 9). s. 3362-3378. ISSN 1742-7061
- Wikipedia. (2019). Trikalsiumfosfat. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
- Abida et al. (2017). Trikalsiumfosfatpulver: Preparater, karakterisering og komprimeringsevne. Mediterranean Journal of Chemistry 2017, 6 (3), 71-76.
- Pubchem. (2019). Kalsiumfosfat. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
- Elsevier. (2019). Kalsiumfosfat. Science Direct. Gjenopprettet fra: sciencedirect.com