Hidroksiapatīts

Hidroksiapatīts ir minerāls, kas iegūts no kalcija hidroksilfosfāta. Kopumā minerāls nav plaši izplatīts, lai gan ir atsevišķas bagātīgas nogulsnes. Mugurkaulnieku kauli un zobi veido arī lielu hidroksiapatīta procentuālo daudzumu.

Kas ir hidroksiapatīts?

Hidroksiapatīts sastāv no hidroksilēta kalcija fosfāta. Kristālā pieci kalcija joni ir savienoti ar trim fosfāta joniem un vienu hidroksiljonu. Tas ir jonu savienojums, kas izkristalizējas sešstūra kristālu sistēmā.

Hidroksilgrupa stabilizē visu kristālu. Ar fluorapatītu un hlorapatītu hidroksiapatīts veido viendabīgu jauktu sēriju. Hidroksiapatīts sastopams kā minerāls dažādu minerālu, piemēram, serpentinīta, talka slānekļa vai pegmatīta, veidā. Minerāls līdz šim ir atklāts aptuveni 250 vietās. Atsevišķu minerālu izskats ir atkarīgs no sastāva un sajaukšanās pakāpes ar citiem pavadošajiem minerāliem.Hidroksiapatīts rodas arī dzīvās lietās. Jo īpaši mugurkaulnieku kaulus un zobus veido liels šī minerāla procents.

Papildus hidroksiapatītam tie satur arī organisko materiālu saistaudu un šūnu formā. Gandrīz tīrā minerālu satura dēļ zobu emalja ir vissmagākais materiāls organismā. Tā hidroksiapatīta saturs pārsniedz 95 procentus. Hidroksiapatīta veidošanās notiek biomineralizācijas ietvaros. Materiāls ir ļoti stabils un īpaši izturīgs pret fizikālām un ķīmiskām ietekmēm. Kauli un zobi ir svarīgs dzīves vides arhīvs. Tikai skābes, ieskaitot augļu skābes, lēnām sadalās hidroksiapatītu.

Funkcija, efekts un uzdevumi

Cilvēka organismā vissvarīgākā nesošā viela ir hidroksiapatīts. Tas piešķir skeleta sistēmai nepieciešamo spēku. Kopā ar īpašu saistaudu materiālu, piemēram, kolagēnu, piemēram, kaulos tiek radīta nepieciešamā stiepes izturība un stabilitāte.

Kaulu un zobu sastāvs ir atšķirīgs. Izšķirošais faktors šeit ir hidroksiapatīta proporcija. Kaulus veido apmēram 65 procenti minerālu. Pārējo veido kolagēns un osteoblasti. Hidroksiapatīta daudzums zobos ir daudz lielāks. Tāpēc zobi ir daudz cietāki nekā kauli. Kompozīcijai ir noteicošā funkcija. Kauli pieder pie skeleta-muskuļu sistēmas. Viņu atšķirīgajai pakļaušanai mehāniskiem spēkiem ir nepieciešama zināma elastība. Zobus izmanto pārtikas sasmalcināšanai.

Tam nepieciešams daudz lielāks spēks un izturība, kas jāatspoguļo arī cietākā materiālā. Zobus veido zobu ārējā emalja, dentīns un zobu mīkstums. Zobu emaljai jābūt ļoti stingrai un cietai, tāpēc to veido vairāk nekā 95 procenti hidroksiapatīta. Tas padara to īpaši izturīgu pret ārēju iedarbību. Dentīns ir kauliem līdzīga viela. Tas sastāv no 70 procentiem hidroksiapatīta. Pārējā daļa ir saistaudi. Zobu pulpa jeb pulpa ir asinsvadu un nervu tīkls, kas piegādā zobu.

Izglītība, sastopamība, īpašības un optimālās vērtības

Kaulu un zobu hidroksiapatīts veidojas kā biomineralizācijas daļa. Ģeoloģiskā ziņā biomineralizācija jau ir sens process. Senās baktērijas veidoja kaļķus arī pirms vairākiem miljardiem gadu. Mūsdienās process joprojām ir līdzīgs. Dažas šūnas uzņem minerālu jonus izšķīdušā stāvoklī.

Mineralizācija notiek, piesātinot šķīdumu ar atbilstošajiem joniem. Hidroksiapatīta gadījumā tie ir kalcija un fosfāta joni. Tā sauktie osteoblasti ir atbildīgi par kaulu mineralizāciju. Mineralizācijas laikā tie attīstās par osteocītiem, kas vairs nespēj sadalīties un veidot tīklu sacietējušā minerāla ietvaros. Biomineralizācija notiek zobos līdzīgā veidā. Šeit odontoblasti ir atbildīgi par mineralizāciju.

Slimības un traucējumi

Hidroksiapatīts ir ļoti stabils. Bet kaulu iekšienē notiek nepārtraukti veidošanās un sadalīšanās procesi. Kaula forma ir jāpielāgo ļoti atšķirīgām prasībām. Tātad nepārtraukti tiek veidota jauna kaulu viela. Tomēr vienmēr notiek kaulu vielas sadalīšana.

Ja dominē sabrukšanas process, attīstās tā sauktais osteoporoze. Procesus kontrolē hormoni. Parathormons ir atbildīgs par līdzsvarotu kalcija līmeni asinīs. Ja ir kalcija deficīts, tas aktivizē hidroksilapatīta mobilizāciju no kauliem. Hormons kalcitriols ir atbildīgs par kalcija uzsūkšanos no pārtikas zarnās un mineralizāciju kaulos. Abi hormoni ir antagonisti. Ja tiek traucēta kalcija uzsūkšanās no pārtikas, jo D vitamīna trūkuma dēļ veidojas tikai neliels daudzums kalcitriola, kaulu rezorbcija pārsniedz kaulu veidošanos. Kaulu blīvums samazinās un vienlaikus palielinās kaulu trauslums.

Tomēr šie procesi ir ļoti sarežģīti un daudzos gadījumos vēl nav pilnībā izprotami. Hidroksilapatītu var sadalīt arī zobos. Tomēr šie nav hormonālie procesi. Fizioloģiski zobam vajadzētu būt pēc iespējas ilgākam, lai varētu sasmalcināt ēdienu. Tomēr pārtikas atlieku baktēriju sadalīšanās rezultātā veidojas skābes, kas var uzbrukt zobu emaljai. Skābe izšķīdina hidroksiapatītu kalcija jonos un fosfāta jonos, tādējādi hidroksila jons reaģē ar skābes ūdeņraža jonu, veidojot ūdeni. Pēc tam kalcija joni un fosfāta joni izšķīst ūdenī.

Ilgstoša baktēriju aktivitāte un pastāvīga skābes veidošanās galu galā izveido caurumu zobu emaljā. Bez ārstēšanas zobu samazinājums zobu iznīcinās. Tomēr, izmantojot zobu pastu, kas satur fluorīdu, hidroksiapatītu var pārveidot par daudz stabilāku fluorapatītu. Tas ļauj uz ilgāku laiku apturēt zobu iznīcināšanas procesu.