Das Calciumphosphat ist ein anorganisches und tertiäres Salz, dessen chemische Formel Ca ist3(PO4)zwei. Die Formel besagt, dass die Zusammensetzung dieses Salzes für Calcium bzw. Phosphat 3: 2 beträgt. Dies ist direkt in der Abbildung unten zu sehen, in der das Kation Ca dargestellt ist.zwei+ und das Anion PO43-. Für jeweils drei Ca.zwei+ Es gibt zwei PO43- mit ihnen interagieren.
Andererseits bezieht sich Calciumphosphat auf eine Reihe von Salzen, die in Abhängigkeit vom Ca / P-Verhältnis sowie dem Hydratationsgrad und dem pH-Wert variieren. Tatsächlich gibt es viele Arten von Calciumphosphaten, die existieren und synthetisiert werden können. Nach der Nomenklatur des Buchstabens bezieht sich Calciumphosphat jedoch nur auf Tricalcium, das oben erwähnte.
Alle Calciumphosphate, einschließlich Ca.3(PO4)zwei, Sie sind festes Weiß mit leichten Grautönen. Sie können körnig, fein und kristallin sein und Partikelgrößen von etwa Mikrometern aufweisen. und sogar Nanopartikel dieser Phosphate wurden hergestellt, mit denen biokompatible Materialien für Knochen entworfen werden.
Diese Biokompatibilität beruht auf der Tatsache, dass diese Salze in den Zähnen und kurz gesagt im Knochengewebe von Säugetieren gefunden werden. Beispielsweise ist Hydroxylapatit ein kristallines Calciumphosphat, das wiederum mit einer amorphen Phase desselben Salzes wechselwirkt..
Dies bedeutet, dass es amorphe und kristalline Calciumphosphate gibt. Aus diesem Grund ist es nicht überraschend, wie vielfältig und vielfältig die Synthese von Materialien auf der Basis von Calciumphosphaten ist. Materialien, an deren Eigenschaften täglich mehr Forscher weltweit interessiert sind, um sich auf die Wiederherstellung von Knochen zu konzentrieren.
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Das obere Bild zeigt die Struktur von tribasischem Kalikophosphat im seltsamen Mineral Whitlockit, das Magnesium und Eisen als Verunreinigungen enthalten kann..
Obwohl es auf den ersten Blick komplex erscheinen mag, muss klargestellt werden, dass das Modell kovalente Wechselwirkungen zwischen den Sauerstoffatomen von Phosphaten und den Metallzentren von Calcium annimmt..
Zur Darstellung gilt jedoch, dass die Wechselwirkungen elektrostatisch sind; das heißt, die Kationen Ca.zwei+ sind von PO-Anionen angezogen43- (ACzwei+- O-PO33-). Vor diesem Hintergrund versteht es sich, warum im Bild das Kalzium (grüne Kugeln) von den negativ geladenen Sauerstoffatomen (rote Kugeln) umgeben ist..
Da es so viele Ionen gibt, bleibt keine symmetrische Anordnung oder ein symmetrisches Muster sichtbar. Die ca.3(PO4)zwei nimmt bei niedrigen Temperaturen an (T.<1000°C) una celda unitaria correspondiente a un sistema cristalino romboédrico; a este polimorfo se le conoce con el nombre de β-Ca3(PO4)zwei (β-TCP).
Bei hohen Temperaturen wandelt es sich dagegen in das polymorphe α-Ca um3(PO4)zwei (α-TCP), dessen Einheitszelle einem monoklinen Kristallsystem entspricht. Bei noch höheren Temperaturen kann sich auch das polymorphe α'-Ca bilden.3(PO4)zwei, welches von hexagonaler kristalliner Struktur ist.
Für Calciumphosphat wurden Kristallstrukturen erwähnt, die von einem Salz zu erwarten sind. Es ist jedoch in der Lage, ungeordnete und asymmetrische Strukturen aufzuweisen, die eher mit einer Art „Calciumphosphatglas“ als mit Kristallen im engeren Sinne seiner Definition verbunden sind..
In diesem Fall soll Calciumphosphat eine amorphe Struktur (ACP) aufweisen, amorphes Calciumphosphat). Mehrere Autoren weisen darauf hin, dass diese Art von Struktur für die biologischen Eigenschaften von Ca verantwortlich ist3(PO4)zwei in Knochengeweben ist seine Reparatur und Biomimetisierung möglich.
Durch Aufklärung seiner Struktur durch Kernspinresonanz (NMR) wurde das Vorhandensein von OH-Ionen gefunden- und HPO4zwei- in der ACP. Diese Ionen werden durch Hydrolyse eines der Phosphate gebildet:
PO43- + H.zweiODER <=> HPO4zwei- + Oh-
Infolgedessen wird die wahre Struktur von ACP komplexer, deren Zusammensetzung durch die Formel Ca dargestellt wird9(PO4)6-x(HPO4)x(OH)x. Das 'x' gibt den Hydratationsgrad an, denn wenn x = 1 ist, lautet die Formel wie folgt: Ca.9(PO4)5(HPO4) (OH).
Die verschiedenen Strukturen, die ACP haben kann, hängen von den Ca / P-Molverhältnissen ab; das heißt, von den relativen Mengen an Calcium und Phosphat, die ihre gesamte resultierende Zusammensetzung verändern.
Calciumphosphate sind in der Tat eine Familie anorganischer Verbindungen, die wiederum mit einer organischen Matrix interagieren können.
Die anderen Phosphate werden "einfach" durch Ändern der Anionen erhalten, die Calcium (PO) begleiten43-, HPO4zwei-, H.zweiPO4-, Oh-) sowie die Art der Verunreinigungen im Feststoff. Somit können bis zu elf Calciumphosphate oder mehr mit jeweils eigener Struktur und eigenen Eigenschaften auf natürliche oder künstliche Weise hergestellt werden..
Einige Phosphate und ihre jeweiligen chemischen Strukturen und Formeln werden nachstehend erwähnt:
-Calciumhydrogenphosphatdihydrat, CaHPO4H 2HzweiO: monoklin.
-Calciumdihydrogenphosphatmonohydrat, Ca (H.zweiPO4)zwei∙ H.zweiOder: triklin.
-Wasserfreies Disäurephosphat, Ca (H.zweiPO4)zwei: triklin.
-Octacalciumhydrogenphosphat (OCP), Ca.8H.zwei(PO4)6: triklin. Es ist ein Vorläufer bei der Synthese von Hydroxylapatit.
-Hydroxyapatit, Ca.5(PO4)3OH: sechseckig.
-Calciumphosphat
-Tricalciumphosphat
-Tricalciumdiphosphat
310,74 g / mol.
Es ist ein geruchloser weißer Feststoff.
Geschmacklos.
1670 ºK (1391 ºC).
-In Wasser praktisch unlöslich.
-Unlöslich in Ethanol.
-Löslich in verdünnter Salzsäure und Salpetersäure.
3,14 g / cm3.
1,629
4126 kcal / mol.
2-8 ºC.
6-8 in einer wässrigen Suspension von 50 g / l Calciumphosphat.
Es gibt zahlreiche Verfahren zur Herstellung oder Bildung von Calciumphosphat. Eines davon besteht aus einer Mischung zweier Salze, Ca (NO3)zweiH 4HzweiO und (NH4)zweiHPO4, zuvor in absolutem Alkohol bzw. Wasser gelöst. Ein Salz liefert Kalzium und das andere liefert Phosphat.
Aus dieser Mischung fällt das ACP aus, das dann 2 Stunden in einem Ofen auf 800 ° C erhitzt wird. Als Ergebnis dieses Verfahrens wird das β-Ca erhalten3(PO4)zwei. Durch sorgfältige Kontrolle von Temperaturen, Bewegung und Kontaktzeiten kann es zur Bildung von Nanokristallen kommen.
Zur Bildung des polymorphen α-Ca3(PO4)zwei Es ist notwendig, das Phosphat über 1000 ° C zu erhitzen. Dieses Erhitzen wird in Gegenwart anderer Metallionen durchgeführt, die dieses Polymorph ausreichend stabilisieren, so dass es bei Raumtemperatur verwendet werden kann; Das heißt, es bleibt in einem stabilen Metazustand.
Calciumphosphat kann auch durch Mischen der Lösungen von Calciumhydroxid und Phosphorsäure gebildet werden, wodurch eine Säure-Base-Neutralisation erzeugt wird. Nach einem halben Tag Reifung in den Mutterlaugen und deren ordnungsgemäßer Filtration, Waschen, Trocknen und Sieben wird ein körniges amorphes Phosphatpulver, ACP, erhalten..
Dieses ACP reagiert mit hohen Temperaturen und wandelt sich nach folgenden chemischen Gleichungen um:
2Ca9(HPO4) (PO4)5(OH) => 2Ca9(P.zweiODER7)0,5(PO4)5(OH) + H.zweiO (bei T = 446,60 ° C)
2Ca9(P.zweiODER7)0,5(PO4)5(OH) => 3Ca3(PO4)zwei + 0,5HzweiO (bei T = 748,56 ° C)
Auf diese Weise wird das β-Ca erhalten3(PO4)zwei, sein häufigstes und stabilstes Polymorph.
Die ca.3(PO4)zwei Es ist der anorganische Hauptbestandteil der Knochenasche. Es ist ein Bestandteil von Knochenersatztransplantationen, was durch seine chemische Ähnlichkeit mit den im Knochen vorhandenen Mineralien erklärt wird.
Calciumphosphat-Biomaterialien werden zur Korrektur von Knochendefekten und zur Beschichtung von Titanmetallprothesen verwendet. Auf ihnen lagert sich Calciumphosphat ab, das sie von der Umwelt isoliert und den Titankorrosionsprozess verlangsamt..
Calciumphosphate, einschließlich Ca.3(PO4)zwei, Sie werden zur Herstellung von Keramikmaterialien verwendet. Diese Materialien sind biokompatibel und werden derzeit zur Wiederherstellung des alveolären Knochenverlusts infolge von Parodontitis, endodontischen Infektionen und anderen Erkrankungen verwendet..
Sie sollten jedoch nur verwendet werden, um die periapikale Knochenreparatur in Bereichen zu beschleunigen, in denen keine chronische bakterielle Infektion vorliegt..
Calciumphosphat kann zur Reparatur von Knochendefekten verwendet werden, wenn ein autogenes Knochentransplantat nicht verwendet werden kann. Es kann allein oder in Kombination mit einem biologisch abbaubaren und resorbierbaren Polymer wie Polyglykolsäure verwendet werden.
Calciumphosphat-Zement (CPC) ist eine weitere Biokeramik, die zur Reparatur von Knochengewebe verwendet wird. Es wird hergestellt, indem das Pulver verschiedener Arten von Calciumphosphaten mit Wasser gemischt wird, wobei eine Paste gebildet wird. Die Paste kann injiziert oder an den Knochendefekt oder die Höhle angepasst werden.
Zemente werden geformt, allmählich resorbiert und durch neu gebildeten Knochen ersetzt.
-Die ca.3(PO4)zwei Es ist ein basisches Salz, daher wird es als Antazida verwendet, um überschüssiges Sodbrennen zu neutralisieren und den pH-Wert zu erhöhen. In Zahnpasten liefert es eine Quelle für Kalzium und Phosphat, um den Prozess der Remineralisierung der Zähne und der Knochenhämostase zu erleichtern.
-Es wird auch als Nahrungsergänzungsmittel verwendet, obwohl die billigste Art der Kalziumversorgung die Verwendung von Carbonat und Citrat ist..
-Calciumphosphat kann zur Behandlung von Tetanie, latenter Hypokalzämie und Erhaltungstherapie eingesetzt werden. Darüber hinaus ist es nützlich bei der Kalziumergänzung während der Schwangerschaft und Stillzeit..
-Es wird zur Behandlung von Kontaminationen mit radioaktiven Isotopen wie Radium (Ra-226) und Strontium (Sr-90) eingesetzt. Calciumphosphat blockiert die Absorption radioaktiver Isotope im Verdauungstrakt und begrenzt so die durch sie verursachten Schäden.
-Calciumphosphat wird als Futtermittel für Vögel verwendet. Darüber hinaus wird es in Zahnpasten zur Bekämpfung von Zahnstein verwendet..
-Es wird beispielsweise als Antibackmittel verwendet, um ein Verdichten des Speisesalzes zu verhindern.
-Es wirkt als Bleichmittel für Mehl. In Schmalz verhindert es unerwünschte Färbungen und verbessert den Bratzustand..
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