Гидроксиапатит: Зэрэглэл, хэрэглээ, техникийн өгөгдлийн талаархи бүрэн гарын авлага 

Та шинэ мэдрэмтгий шүдний оо боловсруулж байгаа эсэх, ортопедийн суулгацад зориулсан биоматериал хайж байгаа эсвэл эм дамжуулах дэвшилтэт системийг судалж байгаа эсэхээс үл хамааран таны үл тоомсорлож болохгүй нэг нэгдэл бий: гидроксиапатит.

Сүүлийн жилүүдэд энэхүү гайхалтай материал нь шинжлэх ухааны томоохон ном зохиолоос арилжааны хэрэглээнд шилжсэн. Биологийн нийцтэй эмнэлгийн хэрэгсэл, хоргүй, фторгүй амны хөндийн арчилгааны хэрэглэгчдийн эрэлт хэрэгцээнд тулгуурлан энэхүү ашигт малтмалын дэлхийн зах зээл хурдацтай өргөжиж байна.

Энэхүү ээдрээтэй ландшафтыг даван туулахад тань туслахын тулд бид бүтээгдэхүүн хөгжүүлэгчид, худалдан авалтын баг, салбарын мэргэжилтнүүдэд зориулсан цогц гарын авлагыг бэлтгэсэн. Доор бид гидроксиапатит гэж юу болох, арилжааны тодорхой зэрэглэлүүд, түүний үндсэн хэрэглээ, үндсэн давуу тал, стандарт техникийн үзүүлэлтүүдийг гүнзгийрүүлэн судлах болно.

Юу вэ Hydroxyapatite?

Үндсэндээ гидроксиапатит (ихэвчлэн HAp эсвэл HA гэж товчилдог) нь кальцийн апатитын байгалийн эрдэс хэлбэр юм. Түүний химийн томъёо нь $Ca_{10}(PO_{4})_{6}(OH)_{2}$. Хэрэв энэ нь ам дүүрэн химийн бодис мэт санагдаж байвал энэ нь хүний ​​араг ясны үндсэн барилгын материал юм.

Үнэн хэрэгтээ гидроксиапатит нь хүний ясны жингийн 60-70%, шүдний паалангийн 97% -ийг бүрдүүлдэг бөгөөд энэ нь хүний ​​биеийн хамгийн хатуу бодис юм. Бидний бие энэ эрдэсийг байгалиасаа үйлдвэрлэж, түүнд тулгуурладаг тул түүний синтетик хувилбаруудыг биомиметик гэж ангилдаг. Шүдэнд түрхсэн ч, ясны эдэд шууд суулгасан ч хүний ​​биед нэвтрүүлэхэд бие нь түүнийг гадны түрэмгийлэгч гэдгийг хүлээн зөвшөөрдөггүй. Үүний оронд энэ нь материалыг хамарч, эвдрэлгүй нэгтгэх, засах боломжийг олгодог.

Түүхийн хувьд энэ ашигт малтмалыг байгалийн эх үүсвэрээс гаргаж авах нь хэцүү байсан бөгөөд тогтмол бус цэвэршилтийг өгдөг байв. Өнөөдөр дэвшилтэт нойтон химийн хур тунадас, соль-гелийн синтез нь нарийн ширхэглэлийн хэмжээ, цэвэршилтийн түвшинд тохирсон хүний ​​байгалийн ясны эрдэсийг төгс дуурайсан синтетик гидроксиапатит үүсгэх боломжийг үйлдвэрлэгчдэд олгодог.

Бүтээгдэхүүний зэрэглэл ба техникийн үзүүлэлтүүд

Бүх гидроксиапатит нь адилхан бүтээгддэггүй. Үйлдвэрлэлийн процесс нь эцсийн нунтагны ширхэгийн хэмжээ, морфологи, цэвэр байдлыг тодорхойлдог бөгөөд энэ нь эргээд түүний арилжааны зэрэглэлийг тодорхойлдог. Зөв зэрэглэлийг сонгох нь зохицуулалтыг дагаж мөрдөх, бүтээгдэхүүний үр ашигтай байдалд чухал ач холбогдолтой.

1. Эмнэлгийн зэрэг (Суулгах боломжтой)

Энэ бол хамгийн дээд, хамгийн хатуу зохицуулалттай шат юм. Эмнэлгийн зэрэглэлийн гидроксиапатит нь маш өндөр цэвэршилттэй, кальци-фосфорын (Ca/P) яг ойролцоогоор 1.67 харьцаатай байх ёстой бөгөөд энэ нь байгалийн ястай төгс зохицдог. Энэ нь хүнд металлын бохирдол, эсийн хоруу чанар, бактерийн эндотоксин зэрэг нарийн шинжилгээнд хамрагддаг. Та энэ зэрэглэлийг ясны хоосон зайг дүүргэгч, нугасны хайлуулах шат, титан ортопед болон шүдний имплантуудад био идэвхит бүрээс болгон ашигладаг болохыг олж мэдэх болно.

2. Амны хөндийн арчилгаа, гоо сайхны зэрэг

Цэвэр гоо сайхан, эрүүл мэндийн зах зээл дээр өсөн нэмэгдэж буй зах зээл дээр тулгуурлан энэхүү ангиллыг сэдэвчилсэн хэрэглээнд зориулж оновчтой болгосон. Хамгийн алдартай дэд ангилал бол энд байна нано-гидроксиапатит (nHAp). Шүдний гуурсан хоолой (шүдний жижиг нүхнүүд) нь бичил харуурын шинж чанартай байдаг тул тэдгээр хэсгүүд нь нано масштабтай (ихэвчлэн 20-60 нанометрийн хооронд) байх ёстой бөгөөд ингэснээр тэдгээр нь бие махбодид нэвтэрч, тэдгээр зайг дүүргэх боломжтой. Дээд зэрэглэлийн шүдний оо, ам зайлагч, хааяа арьс арчилгаанд тос шингээх, зөөлөн фокустай бодис болгон өргөн хэрэглэдэг.

3. Судалгаа ба хроматографийн зэрэг

Лабораторийн орчинд хатуу ашигладаг бөгөөд энэ зэрэг нь шинжлэх ухааны шинжилгээнд зориулагдсан болно. Бөмбөрцөг хэлбэрийн гидроксиапатит хэсгүүд нь гадаргуугийн өвөрмөц цэнэгтэй тул хроматографийн баганад маш сайн хөдөлгөөнгүй фазууд болдог. Биологичид эдгээр биологийн молекулууд нь эрдсийн гадаргуу дээрх кальци, фосфатын хэсгүүдтэй хэр хүчтэй холбогддог дээр үндэслэн нарийн төвөгтэй уураг, фермент, нуклейн хүчлүүдийг ялгаж, цэвэршүүлэхэд ашигладаг.

Гол програмууд

Гидроксиапатитын өвөрмөц биомиметик шинж чанарууд нь олон салбар дахь олон төрлийн хэрэглээг нээж өгсөн.

Амны хөндийн арчилгаа, шүдний эмчилгээ

Энэ нь ашигт малтмалын хамгийн хурдацтай хөгжиж буй арилжааны салбар гэж хэлж болно. Хэрэглэгчид уламжлалт хайлуур жоншны өөр хувилбарыг эрэлхийлэхийн хэрээр гидроксиапатит нь шүдийг нөхөн сэргээх алтны стандарт болон гарч ирэв. Шүдээ угаах үед нано хэмжээтэй хэсгүүд нь паалантай шууд холбогдож, бичил харуурын зураас, ан цавыг дүүргэдэг. Энэхүү механизм нь зөвхөн ил гарсан мэдрэлийг бие махбодийн хувьд хамгаалж, шүдний мэдрэмжийг эрс бууруулж зогсохгүй шүдийг химийн цайруулагч бодис хэрэглэхгүйгээр илүү зөөлөн, гялалзсан, цайруулж өгдөг.

Ортопед ба ясны шилжүүлэн суулгах

Сэргээх мэс засалд ясны хүнд хэлбэрийн согогийг засахын тулд эд эсийн шинэ өсөлтийг дэмжих материал шаардлагатай. Гидроксиапатит нь остеокондукцийн бэхэлгээний үүрэг гүйцэтгэдэг. Ясны хоосон зайд савлагдсан үед өвчтөний өөрийн ясны эсүүд (остеобластууд) ясны шинэ матрицыг хавсаргаж, үржүүлж, хэвтүүлэх физик бүтцийг бүрдүүлдэг. Цаг хугацаа өнгөрөхөд сүвэрхэг гидроксиапатит нь бие махбодид аажмаар шингэж, байгалийн амьд ясаар бүрэн солигддог.

Мансууруулах бодис хүргэх дэвшилтэт системүүд

Синтетик гидроксиапатит нь маш их сүвэрхэг байхаар бүтээгдсэн тул судлаачид үүнийг зорилтот эм хүргэх тээвэрлэгч болгон идэвхтэй ашиглаж байна. Ашигт малтмалыг антибиотик, үрэвслийн эсрэг эм, тэр ч байтугай хими эмчилгээний бодисоор дүүргэж болно. Хагалгааны талбайд (ясны хавдрыг арилгах газар гэх мэт) суулгасны дараа эрдэс бодис аажмаар задарч, системийн гаж нөлөөг багасгаж, эмийг удаан, орон нутгийн чанартай, тогтвортой ялгаруулдаг.

Үндсэн давуу тал

Бүтээгдэхүүний инженерүүд болон эмнэлгийн мэргэжилтнүүд яагаад бусад биокерамик эсвэл синтетик полимерээс энэ материалыг байнга сонгодог вэ? Хариулт нь дөрвөн үндсэн давуу талдаа оршдог:

• Онцгой био нийцтэй байдал: Энэ нь хүний яс, паалантай яг ижил химийн найрлагатай байдаг тул бие махбодид нэвтрэн ороход үрэвслийн эсвэл дархлааны дархлааны хариу урвалыг бараг тэг болгодог.

• Өндөр ясны дамжуулалт: Энэ нь зүгээр л бие махбодид идэвхгүй суудаггүй; Энэ нь биологийн интеграцийг идэвхтэй дэмжиж, хиймэл суулгац болон байгалийн амьд эд эсийн хоорондын ялгааг арилгадаг.

• Хоргүй аюулгүй байдлын танилцуулга: Гоо сайхны бүтээгдэхүүн, шүдний эмчилгээнд хэрэглэдэг зарим химийн бодисуудаас ялгаатай нь энэ нь бүрэн хоргүй юм. Хэрэв залгисан бол (хүүхдийн шүдний ооны нийтлэг асуудал) ходоодны хүчилд хоргүй кальци, фосфатын ион болгон уусдаг.

• Шууд нөхөн эрдэсжилт: Бусад эмчилгээ нь эрдэсгүйжүүлэлтээс сэргийлж байхад гидроксиапатит нь шүд, ясыг нөхөн сэргээхэд шаардлагатай эрдэс бодисыг шууд нийлүүлж эдийг идэвхтэй сэргээдэг.

Техникийн өгөгдлийн профайл

Эмийн бэлдмэлийн химич болон худалдан авалтын менежерүүдийн хувьд нарийн тодорхойлолтууд чухал юм. Захиалгат синтез нь үргэлж сонголт байдаг ч стандарт өндөр чанартай эмнэлгийн/амны хөндийн гидроксиапатит нунтаг нь ерөнхийдөө дараах техникийн үзүүлэлтүүдтэй нийцэж байх ёстой.

• Гадаад төрх: Нарийн, цагаан, үнэргүй нунтаг

• Кристал бүтэц: Зургаан өнцөгт систем

• Химийн томъёо: $Ca_{10}(PO_{4})_{6}(OH)_{2}$

• Ca/P молийн харьцаа: 1.66 – 1.68 (Зорилтот онолын 1.67)

• Цэвэр байдал / Шинжилгээ: ≥ 99.0%

• Бөөмийн хэмжээ (D50): * Нано зэрэглэл: 20 нм - 60 нм

  • Микро зэрэг: 1 мкм - 10 мкм

• рН-ийн утга (5% усан суспенз): 6.5 – 8.0

• Хатаах үеийн алдагдал: ≤ 2.0%

• Хүнд металлын хязгаарлалт:

  • Хар тугалга (Pb): < 1.0 ppm

  • Хүнцэл (As): < 1.0 ppm

  • Мөнгөн ус (Hg): < 0.1 ppm

  • Кадми (Cd): <0.5 ppm

Түгээмэл асуултууд: Түгээмэл асуултууд

Асуулт 1: Гидроксиапатит нь шүдний оо дахь фтортой харьцуулахад ямар байдаг вэ?

Хоёулаа цоорхой үүсэхээс сэргийлж байгаа ч механизм нь огт өөр. Фтор нь шүлстэй харилцан үйлчилж, шүдний гадаргуу дээр фторапатит хэмээх хаалт үүсгэдэг бөгөөд энэ нь хүчилд маш их тэсвэртэй байдаг. Харин гидроксиапатит нь шууд орлуулах материалын үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь паалан дахь микроскопийн нүх, алдагдсан эрдэс бодисыг физик байдлаар дүүргэдэг. Орчин үеийн олон найрлага нь аль алиныг нь хамгийн дээд зэргээр хамгаалахын тулд хослуулсан боловч фторгүй сонголтуудыг эрэлхийлэгчид гидроксиапатитыг илүүд үздэг.

Асуулт 2: Нано-гидроксиапатитыг өдөр бүр хэрэглэхэд аюулгүй юу? Энэ нь миний цусны урсгал руу орох уу?

Тийм ээ, дэлхийн зохицуулах байгууллагууд үүнийг өдөр бүр гоо сайхны бүтээгдэхүүн, амны хөндийн арчилгааны зориулалтаар ашиглахад аюулгүй гэж үздэг. Бөөмсүүд нь нано хэмжээтэй боловч найрлагад бөөгнөрөлд (хамтдаа бөөгнөрөх) маш их өртөмтгий байдаг. Цаашилбал, санамсаргүйгээр залгисан тохиолдолд нано хэсгүүд нь хүчиллэг орчинд маш сайн уусдаг. Тэд ходоодны хүчилд түргэн задарч, үндсэн кальци, фосфор болж эсийн хордлого, эрхтэн хуримтлагдах эрсдэлээс сэргийлдэг.

Асуулт 3: Гидроксиапатит нь шүдийг үнэхээр цайруулж чадах уу?

Тийм ээ, гэхдээ хэт исэлтэй адил биш. Химийн цайруулагч нь шүдний бүтэц доторх толбыг исэлдүүлдэг. Гидроксиапатит нь бие махбодийг нөхөн сэргээх үйлчилгээтэй. Паалангийн гадаргуу дээрх бичил үрэлт, барзгар толбыг дүүргэснээр шүдийг өндөр тусгалтай, толигор болгоно. Энэхүү гэрлийн тусгал нь ихэвчлэн химийн цайруулагчаас үүсдэг мэдрэлийн мэдрэмжгүйгээр илүү тод, цайвар, эрүүл инээмсэглэлийг харагдуулдаг.