HIDROKSIAPATIT: STRUKTUR, SINTESIS, KRISTAL DAN KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The Hydroxyapatite adalah mineral kalsium fosfat, yang rumus kimia adalah Ca ₁₀ (PO ₄ ) ₆ (OH) ₂ . Bersama dengan mineral lain dan sisa bahan organik yang dihancurkan dan dipadatkan, ia membentuk bahan mentah yang dikenal sebagai batuan fosfat. Istilah hidroksi mengacu pada anion OH ^- .

Jika anion ini bukan merupakan fluorida, mineral tersebut akan disebut fluoroapatit (Ca ₁₀ (PO ₄ ) ₆ (F) ₂ ; dan seterusnya dengan anion lain (Cl ^- , Br ^- , CO ₃ ^2– , dll.). , hidroksiapatit adalah komponen anorganik utama dari tulang dan enamel gigi, sebagian besar terdapat dalam bentuk kristal.

Jadi, ini adalah elemen vital dalam jaringan tulang makhluk hidup. Stabilitasnya yang luar biasa terhadap kalsium fosfat lainnya memungkinkannya untuk bertahan dalam kondisi fisiologis, memberikan kekerasan khas pada tulang. Hidroksiapatit tidak sendiri: ia memenuhi fungsinya disertai dengan kolagen, protein berserat dalam jaringan ikat.

Hidroksiapatit (atau hidroksilapatit) mengandung ion Ca ²⁺ , tetapi juga dapat menampung kation lain (Mg ²⁺ , Na ⁺ ) dalam strukturnya , kotoran yang mengintervensi proses biokimia tulang lainnya (seperti pembentukan ulangnya).

Struktur

Gambar atas menggambarkan struktur kalsium hidroksiapatit. Semua bola menempati volume satu setengah dari "laci" heksagonal, di mana separuh lainnya identik dengan yang pertama.

Dalam struktur ini, bola hijau berhubungan dengan kation Ca ²⁺ , sedangkan bola merah berhubungan dengan atom oksigen, bola oranye berhubungan dengan atom fosfor, dan bola putih berhubungan dengan atom hidrogen OH ^- .

Ion fosfat dalam gambar ini memiliki cacat tidak menunjukkan geometri tetrahedral; sebaliknya mereka terlihat seperti piramida dengan alas persegi.

OH ^- memberi kesan bahwa letaknya jauh dari Ca ²⁺ . Namun, unit kristal dapat terulang di atap yang pertama, sehingga menunjukkan kedekatan antara kedua ion. Demikian juga, ion-ion ini dapat digantikan oleh ion lainnya (Na ⁺ dan F ^- , misalnya).

Perpaduan

Hidroksilapatit dapat disintesis dengan mereaksikan kalsium hidroksida dengan asam fosfat:

10 Ca (OH) ₂ + 6 H ₃ PO ₄ => Ca ₁₀ (PO ₄ ) ₆ (OH) ₂ + 18 H ₂ O

Hidroksiapatit (Ca ₁₀ (PO ₄ ) ₆ (OH) ₂ ) dinyatakan dengan dua satuan rumus Ca ₅ (PO ₄ ) ₃ OH.

Demikian juga, hidroksiapatit dapat disintesis melalui reaksi berikut:

10 Ca (NO ₃ ) _2. 4H ₂ O + 6 NH ₄ H ₂ PO ₄ => Ca ₁₀ (PO ₄ ) ₆ (OH) ₂ + 20 NH ₄ NO ₃ + 52 H ₂ O

Mengontrol laju presipitasi memungkinkan reaksi ini menghasilkan nanopartikel hidroksiapatit.

Kristal hidroksiapatit

Ion-ion tersebut memadat dan tumbuh membentuk biokristal yang kuat dan kaku. Ini digunakan sebagai biomaterial untuk mineralisasi tulang.

Namun, ia membutuhkan kolagen, pendukung organik yang berperan sebagai cetakan pertumbuhannya. Kristal ini dan proses pembentukannya yang rumit akan bergantung pada tulang (atau gigi).

Kristal-kristal ini tumbuh diimpregnasi dengan bahan organik, dan penerapan teknik mikroskop elektron merinci mereka pada gigi sebagai agregat berbentuk batang yang disebut prisma.

Aplikasi

Penggunaan medis dan gigi

Karena kesamaan dalam ukuran, kristalografi, dan komposisinya dengan jaringan keras manusia, nanohidroksiapatit menarik untuk digunakan dalam prostetik. Selain itu, nanohidroksiapatit bersifat biokompatibel, bioaktif dan alami, selain tidak beracun atau menyebabkan peradangan.

Akibatnya, keramik nanohidroksiapatit memiliki berbagai aplikasi, antara lain:

- Pada bedah jaringan tulang, digunakan untuk mengisi rongga pada bedah ortopedi, trauma, maksilofasial dan gigi.

- Digunakan sebagai pelapis untuk ortopedi dan implan gigi. Ini adalah agen desensitisasi yang digunakan setelah pemutihan gigi. Ini juga digunakan sebagai agen remineralisasi di pasta gigi dan dalam perawatan awal gigi berlubang.

- Implan baja tahan karat dan titanium sering dilapisi dengan hidroksiapatit untuk mengurangi tingkat penolakannya.

- Ini adalah alternatif untuk cangkok tulang alogenik dan xenogenik. Waktu penyembuhan lebih singkat dengan adanya hidroksiapatit daripada saat tidak ada hidroksiapatit.

- Nanohidroksiapatit sintetik meniru hidroksiapatit yang secara alami ada di dentin dan apatit enamel, sehingga menguntungkan untuk digunakan dalam perbaikan dan penggabungan enamel dalam pasta gigi, serta dalam obat kumur

Kegunaan lain dari hidroksiapatit

- Hidroksiapatit digunakan pada filter udara kendaraan bermotor untuk meningkatkan efisiensinya dalam menyerap dan menguraikan karbon monoksida (CO). Ini mengurangi pencemaran lingkungan.

- Kompleks alginat-hidroksiapatit telah berhasil disintesis dan uji lapangan menunjukkan bahwa ia mampu menyerap fluorida melalui mekanisme pertukaran ion.

- Hidroksiapatit digunakan sebagai media kromatografi untuk protein. Ia memiliki muatan positif (Ca ⁺⁺ ) dan muatan negatif (PO ₄ ^-3 ), sehingga dapat berinteraksi dengan protein bermuatan listrik dan memungkinkan pemisahannya melalui pertukaran ion.

- Hidroksiapatit juga telah digunakan sebagai pendukung elektroforesis asam nukleat. Dimungkinkan untuk memisahkan DNA dari RNA, serta DNA untai tunggal dari DNA beruntai dua.

Sifat fisik dan kimia

Hidroksiapatit adalah padatan putih yang bisa berwarna keabu-abuan, kuning dan kehijauan. Karena merupakan padatan kristal, ia memiliki titik leleh yang tinggi, menunjukkan interaksi elektrostatis yang kuat; untuk hidroksiapatit, temperaturnya 1100ºC.

Ini lebih padat dari air, dengan kepadatan 3,05 - 3,15 g / cm ³ . Selain itu, secara praktis tidak larut dalam air (0,3 mg / mL), yang disebabkan oleh ion fosfat.

Namun, dalam media asam (seperti dalam HCl) zat ini larut. Kelarutan ini disebabkan oleh pembentukan CaCl ₂ , garam yang sangat larut dalam air. Demikian juga, fosfat terprotonasi (HPO ₄ ^2– dan H ₂ PO ₄ ^- ) dan berinteraksi ke tingkat yang lebih baik dengan air.

Kelarutan hidroksiapatit dalam asam penting dalam patofisiologi karies. Bakteri di rongga mulut mengeluarkan asam laktat, produk fermentasi glukosa, yang menurunkan pH permukaan gigi menjadi kurang dari 5, sehingga hidroksiapatit mulai larut.

Fluor (F ^- ) dapat menggantikan ion OH ^- dalam struktur kristal. Ketika ini terjadi, ini memberikan ketahanan terhadap hidroksiapatit email gigi terhadap asam.

Mungkin, resistensi ini mungkin disebabkan oleh ketidaklarutan dari CaF _{2 yang} terbentuk, menolak untuk "meninggalkan" kristal.

Referensi

1. Menggigil & Atkins. (2008). Kimia Anorganik. (Edisi keempat, Hlm 349, 627). Mc Graw Hill.
2. Fluidinova. (2017). Hidroksilapatit. Diperoleh pada 19 April 2018, dari: fluidinova.com
3. Victoria M., García Garduño, Reyes J. (2006). Hidroksiapatit, pentingnya dalam jaringan termineralisasi dan aplikasi biomedisnya. TIP Jurnal Khusus dalam Ilmu Kimia-Biologi, 9 (2): 90-95
4. Gaiabulbanix. (5 November 2015). Hidroksiapatit. . Diperoleh pada 19 April 2018, dari: commons.wikimedia.org
5. Martin Neitsov. (2015, 25 November). Hüdroksüapatiidi kristallid. . Diperoleh pada 19 April 2018, dari: commons.wikimedia.org
6. Wikipedia. (2018). Hidroksilapatit. Diperoleh pada 19 April 2018, dari: en.wikipedia.org
7. Fiona Petchey. Tulang. Diperoleh pada 19 April 2018, dari: c14dating.com