Hydroxyapatite representerer et mineral av kalsium hydroksyl fosfat. Samlet sett er mineralet ikke mye distribuert, selv om det er individuelle rikelig avleiringer. Virveldyr bein og tenner er også sammensatt av en høy andel hydroksyapatitt.
Hva er hydroksyapatitt?
Hydroxyapatite består av hydroksylert kalsium fosfat. I krystallen, fem kalsium ioner er assosiert med tre fosfat ioner og ett hydroksylion. Det er en ionisk forbindelse som krystalliserer seg i et sekskantet krystallsystem. Dermed stabiliserer hydroksylgruppen hele krystallet. Med fluorapatitt og klorapatitt danner hydroksylapatitt en gapløs blandet serie. Hydroksylapatitt forekommer i forskjellige mineraler slik som serpentinitt, talkumskifer eller pegmatitt som et medfølgende mineral. Mineralet har blitt oppdaget på rundt 250 steder så langt. Utseendet til den enkelte mineraler avhenger av sammensetningen og blandingsforholdet med andre medfølgende mineraler. Hydroksyapatitt forekommer også i levende organismer. Spesielt bein og tenner hos virveldyr består av en høy prosentandel av dette mineralet. I tillegg til hydroksyapatitt inneholder de også organisk materiale i form av bindevev og celler. På grunn av det nesten rene mineralinnholdet, tann emalje er det vanskeligste materialet i organismen. Dermed er innholdet av hydroksyapatitt over 95 prosent. Dannelse av hydroksyapatitt skjer under biomineralisering. Materialet er veldig stabilt og ekstremt motstandsdyktig mot fysiske og kjemiske påvirkninger. Og dermed, bein og tenner representerer et viktig arkiv for bomiljøet. Kun syrer, inkludert fruktsyrer, spaltes sakte hydroksyapatitt.
Funksjon, effekt og oppgaver
I den menneskelige organismen er hydroksyapatitt det viktigste støttestoffet. Det gir skjelettsystemet det nødvendige styrke. Sammen med spesielle bindevev materiale som kollagenfor eksempel det nødvendige strekk styrke og stabilitet produseres i bein. Sammensetningen av bein og tenner er forskjellig. Den avgjørende faktoren her er andelen hydroksyapatitt. Ben består av omtrent 65 prosent av mineralet. Resten består av kollagen og osteoblaster. Andelen hydroksyapatitt i tennene er mye høyere. Derfor er tennene også mye vanskeligere enn bein. Den avgjørende faktoren for sammensetningen er funksjonen. Ben er en del av lokomotorsystemet. Deres forskjellige belastning av mekaniske krefter krever en viss fleksibilitet. Tennene tjener til å male maten. Dette krever en mye større styrke og styrke, som også må gjenspeiles i et hardere materiale. I denne prosessen består tennene av det ytre emaljeden dentin og tannmasse. De emalje må være veldig sterk og hard og består følgelig av over 95 prosent hydroksyapatitt. Dette gjør den ekstremt motstandsdyktig mot ytre påvirkninger. dentiner i sin tur et beinlignende stoff. Den består av 70 prosent hydroksyapatitt. Resten er for det meste bindevev. Tannmasse, eller masse, gir et ledningsnettverk av blod fartøy og nerver å forsyne tannen.
Dannelse, forekomst, egenskaper og optimale verdier
Hydroksyapatitt fra bein og tenner dannes som en del av biomineralisering. Biomineralisering er allerede en eldgammel prosess i jordens historie. Gammel bakterie dannet også kalkstein for flere milliarder år siden. Prosessen er fortsatt lik i dag. Enkelte celler absorberer mineralets ioner i oppløst tilstand. Mineralisering skjer ved metning av løsningen med passende ioner. Når det gjelder hydroksyapatitt, er dette kalsium- og fosfationer. I tilfelle bein er de såkalte osteoblaster ansvarlige for mineralisering. Under mineralisering utvikler de seg til osteocytter som ikke lenger er i stand til å dele seg og danne et nettverk i det stivnede mineralet. På lignende måte foregår også biomineralisering i tennene. Her er odontoblaster ansvarlige for mineralisering.
Sykdommer og lidelser
Hydroxyapatite er virkelig veldig holdbar. Men oppbyggings- og sammenbruddsprosesser foregår stadig i beinene. Beinformen må tilpasse seg svært forskjellige krav. Dermed bygges det stadig opp nytt beinstoff. Imidlertid er det også alltid en sammenbrudd av beinstoff. Hvis nedbrytningsprosessen dominerer, såkalt osteoporose utvikler. Prosessene er hormonelt kontrollert parathyreoideahormon er ansvarlig for det balanserte kalsiumnivået i blod. I tilfelle kalsiummangel aktiverer det mobilisering av hydroksyapatitt fra beinene. Hormonet kalsitriol er ansvarlig for kalsium absorpsjon fra mat i tarmen og mineralisering i beinene. Både hormoner er antagonister. Hvis kalsium absorpsjon fra mat blir forstyrret fordi lite kalsitriol produseres på grunn av mangel på vitamin D, beinresorpsjon dominerer over beindannelse. Bein tetthet avtar og skjørhet i bein øker samtidig. Imidlertid er disse prosessene veldig kompliserte og i mange tilfeller ennå ikke helt forstått. Hydroksyapatitt kan også brytes ned i tennene. Dette er imidlertid ikke en hormonell prosess. Fysiologisk bør tannen vare så lenge som mulig for å kunne male maten. Imidlertid dannes bakteriell nedbrytning av matrester syrer som kan angripe tannemaljen. Syren oppløser hydroksyapatitt i kalsiumioner og fosfationer, og hydroksylionet reagerer med en hydrogen ionen av syren til å danne seg Vann. Kalsiumioner og fosfationer løses deretter opp i Vann. Langvarig bakteriell aktivitet og konstant syredannelse fører til slutt til at det dannes et hull i tannemaljen. Uten behandling, tannråte fører til ødeleggelse av tannen. Imidlertid ved å bruke fluor-inneholder tannkremhydroksyapatitt kan transformeres til den mye mer stabile fluorapatitt. Dette gjør det mulig å stoppe ødeleggelsesprosessen av tenner over lengre tid.
