Hidroxiapatita

Hidroxiapatita

Introducere

Fosfații de calciu sunt utilizați de către corpul uman pentru a construi material osos, iar in cercetările cu aplicații medicale se folosesc pentru a produce biomateriale necesare reparațiilor osoase. Se cunoaste foarte bine faptul că biomaterialele de fosfați de calciu ghidează sinteza osoasă si formează o legătură stransă cu noul os, fiind de aceea prin definiție osteoconductive. In afara proprietăților osteoconductive, s-a descoperit faptul că aceste biomateriale (doar cele care posedă anumite caracteristici fizico-chimice) induc formarea osoasă in situri neosoase si de aceea sunt considerate osteoinductive

Materialele ceramice de bază utilizate ca materiale pentru substitute osoase sunt: Hidroxiapatita (HA), cu formula Ca10(PO4)6(OH)2

Hidroxiapatita deficientă in calciu (CDHA) cu formula Ca10-x(PO4)6-x(HPO4)x(OH)2-x,

0≤x≤1

Fosfații de calciu: fosfat tricalcic (TCP, prezent in formele cristalografice α si β), fosfat dicalcic (DCP), pirofosfatul de calciu.

Mineralul osos natural, descris inițial ca hidroxiapatită, este compus din nanocristale sau, mai precis, nano-discuri. Acum este acceptat faptul că apatita osoasă poate fi descrisă mai bine drept carbonathidroxiapatită (CHA), si aproximată prin formula (Ca, Mg, Na)10(PO4, CO3)6(OH)2.Materialele ceramice bioactive au fost larg utilizate ca substitute osoase pentru mai multe decade. Dintre aceste bioceramici, o atenție particulară a fost acordată HA datorită bioactivității acesteia.

Formula chimică: Ca10(PO4)6(OH)2

Proprietati fizice: Hidroxiapatita pură este o substanta albă; apatitele naturale pot avea diverse nuante: maro, galben sau verde.

Sare fină; la temperaturi inalte(>900 Grade Celsius) poate lua forma Cristalină

Raportul Ca/P poate varia intre anumite limite (functie de temperatura, prezenta apei sau a impuritatilor)

Porozitate (%): 0,1 – 3,0

Densitate Teoretică (g/cm3): 3,05-3,15

Rezistenţa Compresiune (MPa): 350-450

Rezistenţa Rupere (MPa): 38-48

Rezistenţa Inconvoiere (MPa): 100-120

Hidroxiapatita policristalizată are un modul de elasticitate -E relativ ridicat: 40-117 GPa (HA Sintetica), deci este un produs rigid, ne-elastic.

HA poroasă, deşi are o rezistenţă la compresiune foarte mică iniţial este recomandată ca un bun substituent osos datorită bunei sale osteoconductivităţi şi a înlocuirii sale de către osul gazdă.

Proprietăţile structurale ale HA poroase îi conferă acesteia un grad mai bun de resorbabilitate şi o mai bună osteoconductivitate faţă de HA densă, şi o recomandă ca un bun substituent osos pentru chirurgia ortopedică implantologică. Pentru a induce creşterea şi dezvoltarea osului în interiorul implantului este necesar ca dimensiunea porilor să depăşească un anumit prag minim, stabilit experimental ca fiind de 100mm.

HA poate fi folosită ca strat de acoperire pentru protezele metalice. Endoprotezele din metal neacoperite cu HA au o bună rezistenţă mecanică, dar sunt puţin osteoconductive şi neresorbabile.

Se gaseste atat in stare naturală (oase, dinti), dar se poate obtine si pe cale sintetică (proprietăţi fizice si mecanice asemanat

Metode de sinteză a hidroxiapatitei

O mare atenție s-a acordat si se acordă incă hidroxiapatitei in sine. Desi HA sintetică are capacitatea de legare de os, viteza osteointegrării este relative scăzută. O metodă promițătoare de producere de HA sintetică cu capacitate superioară de osteointegrare este aceea de incorporare in structura acesteia de ioni care sunt prezenți in mod normal in materialul osos (cum sunt ionii carbonat) Mai multe observații care includ non-stoechiometria acestor apatite si asocierea principalilor constituenți minori, magneziu si carbonat, au furnizat dovezi conform cărora apatitele biologice nu sunt HA pură si ar trebui considerate drept carbonatoapatite.

Ben-Nissan si colab. s-au ocupat de comportarea termică, in particular cinetica descompunerii precursorului de HA sol-gel derivat, pentru mai multe viteze de incălzire. Rezultatele arată faptul că HA are o energie de activare de două ori mai mică pentru procesul de cristalizare sol-gel, comparative cu cristalizarea din faze amorfe de fosfat de calciu, obținute ca rezultat al procesului cu pulverizare cu plasmă. Mai mult, s-a afirmat chiar că nu există lucrări publicate despre HA derivată din soluție, care să fie monofazică, să conțină carbonat si să aibe o morfologie a cristalelor sub formă de discuri. S-a observat, la formarea cristalelor sub formă de discuri, faptul că morfologia cristalelor se datorează atat precursorului, dar mai ales procesului de descompunere termică.