Hydroxyapatiet vertegenwoordigt een mineraal van calcium hydroxyl fosfaat Over het algemeen is het mineraal niet wijdverspreid, hoewel er individuele overvloedige afzettingen zijn. Gewervelde botten en tanden zijn ook samengesteld uit een hoog percentage hydroxyapatiet.
Wat is hydroxyapatiet?
Hydroxyapatiet is samengesteld uit gehydroxyleerd calcium fosfaat In het kristal, vijf calcium ionen zijn geassocieerd met drie fosfaat ionen en een hydroxylion. Het is een ionische verbinding die kristalliseert in een hexagonaal kristalsysteem. Daardoor stabiliseert de hydroxylgroep het hele kristal. Met fluorapatiet en chloorapatiet vormt hydroxylapatiet een gapless gemengde reeks. Hydroxylapatiet komt in verschillende soorten voor mineralen zoals serpentiniet, talkschalie of pegmatiet als begeleidend mineraal. Het mineraal is tot nu toe op ongeveer 250 locaties aangetroffen. Het uiterlijk van het individu mineralen is afhankelijk van de samenstelling en de mengverhouding met andere begeleidende mineralen. Hydroxyapatiet komt ook voor in levende organismen. Vooral de botten en tanden van gewervelde dieren bestaan voor een hoog percentage uit dit mineraal. Naast hydroxyapatiet bevatten ze ook organisch materiaal in de vorm van bindweefsel en cellen. Vanwege het bijna pure mineraalgehalte, tand glazuur is het moeilijkste materiaal in het organisme. Het gehalte aan hydroxyapatiet is dus meer dan 95 procent. Hydroxyapatietvorming vindt plaats tijdens biomineralisatie. Het materiaal is zeer stabiel en zeer goed bestand tegen fysische en chemische invloeden. Dus, botten en tanden vertegenwoordigen een belangrijk archief van de leefomgeving. Enkel en alleen zuren, inclusief fruitzuren, ontleden langzaam hydroxyapatiet.
Functie, effect en taken
In het menselijk organisme is hydroxyapatiet de belangrijkste ondersteunende stof. Het voorziet het skeletstelsel van het nodige sterkte Samen met bijzonder bindweefsel materiaal zoals collageen, bijvoorbeeld de nodige treksterkte sterkte en stabiliteit wordt geproduceerd in botten. De samenstelling van botten en tanden is anders. Doorslaggevend hierbij is het aandeel hydroxyapatiet. Botten bestaan voor ongeveer 65 procent uit het mineraal. De rest bestaat uit collageen en osteoblasten. Het aandeel hydroxyapatiet in tanden is veel hoger. Daarom zijn tanden ook veel harder dan botten. De bepalende factor voor de samenstelling is de functie. Botten maken deel uit van het bewegingsapparaat. Hun verschillende belasting door mechanische krachten vereist een zekere flexibiliteit. De tanden dienen om voedsel te malen. Dit vereist een veel grotere kracht en sterkte, wat ook tot uiting moet komen in een harder materiaal. Bij dit proces bestaan de tanden uit de buitenste glazuur dentine en de tandpulp. De glazuur moet erg sterk en hard zijn en bestaat daarom voor meer dan 95 procent uit hydroxyapatiet. Hierdoor is het extreem goed bestand tegen invloeden van buitenaf. dentinis op zijn beurt een botachtige substantie. Het bestaat voor 70 procent uit hydroxyapatiet. De rest is grotendeels bindweefsel De tandpulp, of pulp, biedt een netwerk van kanalen bloed schepen en zenuwen om de tand te leveren.
Vorming, voorkomen, eigenschappen en optimale waarden
Het hydroxyapatiet van botten en tanden wordt gevormd als onderdeel van biomineralisatie. Biomineralisatie is al een oud proces in de geschiedenis van de aarde. Oude bacteriën vormden ook enkele miljarden jaren geleden kalksteen. Het proces is vandaag de dag nog steeds vergelijkbaar. Bepaalde cellen nemen de ionen van het mineraal in opgeloste toestand op. Mineralisatie vindt plaats door verzadiging van de oplossing met de juiste ionen. In het geval van hydroxyapatiet zijn dit calcium- en fosfaationen. In het geval van botten zijn de zogenaamde osteoblasten verantwoordelijk voor mineralisatie. Tijdens de mineralisatie ontwikkelen ze zich tot osteocyten die zich niet meer kunnen delen en een netwerk vormen binnen het gestolde mineraal. Op vergelijkbare wijze vindt biomineralisatie ook plaats in het gebit. Hier zijn odontoblasten verantwoordelijk voor mineralisatie.
Ziekten en aandoeningen
Hydroxyapatiet is inderdaad erg duurzaam. Maar opbouw- en afbraakprocessen vinden voortdurend plaats in de botten. De botvorm moet zich aanpassen aan zeer verschillende eisen. Zo wordt er constant nieuwe botstof opgebouwd. Er is echter ook altijd een afbraak van botstof. Als het afbraakproces de boventoon voert, zogenaamd osteoporose ontwikkelt. De processen worden hormonaal gecontroleerd, dus de hormoon van de bijschildklieren is verantwoordelijk voor het uitgebalanceerde calciumgehalte in de bloed Bij calciumgebrek activeert het de mobilisatie van hydroxyapatiet uit de botten. Het hormoon calcitriol is verantwoordelijk voor calcium absorptie van voedsel in de darm en mineralisatie in de botten. Beide hormonen zijn antagonisten. Als calcium absorptie van voedsel wordt gestoord omdat er weinig calcitriol wordt geproduceerd bij gebrek aan vitamine D, overheerst botresorptie boven botvorming. Botdichtheid neemt af en botfragiliteit neemt tegelijkertijd toe. Deze processen zijn echter erg ingewikkeld en in veel gevallen nog niet volledig begrepen. Hydroxyapatiet kan ook in tanden worden afgebroken. Dit is echter geen hormonaal proces. Fysiologisch moet de tand zo lang mogelijk meegaan om het voedsel te kunnen malen. Er vormt zich echter bacteriële afbraak van voedselresten zuren die het tandglazuur kunnen aantasten. Het zuur lost hydroxyapatiet op in calciumionen en fosfaationen, en het hydroxylion reageert met een waterstof ion van het zuur om te vormen water Calciumionen en fosfaationen lossen dan op in water Langdurige bacteriële activiteit en constante zuurvorming veroorzaken uiteindelijk een gat in het tandglazuur. Zonder behandeling, tandbederf leidt tot de vernietiging van de tand. Door fluoride-bevattende tandpastakan hydroxyapatiet worden omgezet in het veel stabielere fluorapatiet. Dit maakt het mogelijk om het vernietigingsproces van tanden voor langere tijd te stoppen.
