هیدروکسی آپاتیت (HAp) چیست؟

هیدروکسی آپاتیت (HAp) یک فسفات کلسیم است که از نظر مورفولوژی و ترکیب شبیه به بافت های سخت انسان است.¹. به ویژه، ساختاری شش ضلعی دارد^{2, 3}و نسبت کلسیم به فسفر استوکیومتری 1.67 است که مشابه آپاتیت استخوان است.^{2, 4, 5}.

یکی از ویژگی های مهم هیدروکسی آپاتیت، پایداری آن در مقایسه با سایر فسفات های کلسیم است. از نظر ترمودینامیکی، هیدروکسی آپاتیت پایدارترین ترکیب فسفات کلسیم تحت شرایط فیزیولوژیکی مانند دما، pH و ترکیب مایعات بدن است.².

با توسعه فناوری نانو، تأثیر عمده ای بر علم مواد مشاهده شده است. تولید نانومواد توجه قابل توجهی را برای جذب، کاتالیز و کاربردهای نوری به خود جلب کرده است، به ویژه هنگامی که مواد زیستی درگیر هستند.⁶.

نانو هیدروکسی آپاتیت (nano-HAp) به دلیل شباهت آن در اندازه، کریستالوگرافی و ترکیب شیمیایی با بافت سخت انسان، به عنوان یک ماده زیستی برای استفاده در کاربردهای پروتز مورد توجه قرار گرفته است. مینای استخوان و دندان تا حد زیادی از شکلی از این ماده معدنی تشکیل شده است.

با توجه به خواص برجسته آن⁶:

·زیست سازگاری
· زیست فعالی

· استئو رسانایی
· ماهیت غیر سمی و غیر التهابی

بیوسرامیک نانو هیدروکسی آپاتیت کاربردهای مختلفی دارد که عبارتند از⁶:

· مهندسی بافت استخوان
· پرکننده های خالی استخوان برای جراحی های ارتوپدی، تروماتولوژی، ستون فقرات، فک و صورت و دندان.
· پوشش ارتوپدی و ایمپلنت دندان
· ترمیم نقایص پریودنتال
· افزایش برجستگی بی دندانی
· درمان ریشه مانند پوشاندن پالپ
· ترمیم سوراخ های فرکاسیون مکانیکی و تشکیل سد آپیکال
فیلرهای تقویت کننده گلاس آینومر سمان ترمیمی (GIC) و رزین کامپوزیت ترمیمی
· عامل حساسیت زدایی در پس از بلیچینگ دندان
· ماده معدنی مجدد در خمیردندان
· درمان زودرس ضایعات پوسیدگی
· انتقال دارو و ژن

------ استفاده پزشکی ------

ایمپلنت‌های تیتانیوم و فولاد ضد زنگ اغلب با پوشش‌های هیدروکسی آپاتیت پوشانده می‌شوند تا بدن را فریب دهند و میزان رد ایمپلنت را کاهش دهند. هیدروکسی آپاتیت همچنین می تواند در مواردی که حفره یا نقص استخوان وجود دارد استفاده شود. این فرآیند از طریق پودرها، بلوک‌ها یا دانه‌هایی از مواد که در نواحی آسیب‌دیده استخوان قرار می‌گیرند انجام می‌شود.

به دلیل زیست فعال بودن، استخوان را تشویق به رشد می کند و نقص را ترمیم می کند. این فرآیند می تواند جایگزینی برای پیوندهای استخوان آلوژنیک و بیگانه زا باشد. معمولاً در صورت عدم استفاده از هیدروکسی آپاتیت، زمان بهبودی کوتاه‌تر از زمان‌هایی است که مشاهده می‌شود.

------ استفاده از مراقبت از دهان ------

ترکیب مینای دندان 97 درصد وزنی نانو هیدروکسی آپاتیت و 3 درصد وزنی مواد آلی و آب است. در عاج، نانو هیدروکسی آپاتیت نشان دهنده 70 درصد وزنی است.⁸.

از آنجایی که نانو هیدروکسی آپاتیت جزء اصلی مینای دندان است، ظاهری سفید روشن می دهد و با بستن منافذ کوچک سطح مینا، بازتاب پراکنده نور را از بین می برد.

نانو هیدروکسی آپاتیت مصنوعی اندازه هیدروکسی آپاتیت طبیعی عاجی یا آپاتیت مینا را تقلید می کند. نتایج تجربی مزایای نانو هیدروکسی آپاتیت را در ترمیم مینا نشان می دهد^9-10که منجر به گنجاندن آن در خمیردندان ها و محلول های دهان شویه شده است تا با رسوب نانوذرات هیدروکسی آپاتیت در عیوب، ترمیم سطوح مینای دندان یا عاج دمینرالیزه شده را تقویت کند.¹¹.

------ سایر مناطق ------ 

فیلترهای هوای کامپوزیتی نانوساختار تجربی حاوی هیدروکسی آپاتیت در جذب و تجزیه CO کارآمد هستند که در نهایت می تواند به استفاده از آن در کاهش آلاینده های اگزوز خودروها منجر شود.¹².

در سال 2014، یک کامپوزیت آلژینات/نانو هیدروکسی آپاتیت سنتز شد و به عنوان جاذب فلوراید به صورت میدانی آزمایش شد. این بیوکامپوزیت از طریق مکانیسم تبادل یونی فلوراید را حذف می کند و هم زیست سازگار و هم زیست تخریب پذیر است.¹³.

اخیراً کاربردهایی در کاتالیزور^14-16و جداسازی پروتئین¹⁷با استفاده از فسفات های کلسیم نانوساختار توسعه یافته و با موفقیت آزمایش شدند، که نشان می دهد بسیاری از کاربردهای نوآورانه برای این مواد هنوز در راه است.

هیدروکسی آپاتیت (تصویر میکروسکوپ الکترونی) 

1. مقیاس نانو (نوع سوزنی)

 

2. مقیاس میکرونی (کروی)

3. سطح میکرون (نوع سوزنی)

3. سطح میکرون (نوع میله کوتاه)