Гидроксиапатитын уусах чадвар: Бүрэн гарын авлага 

Шуурхай хариулт

Гидроксиапатитын уусах чадвар нь өгөгдсөн уусмалд кальцийн фосфатын нэгдэл хэр их уусдагийг тодорхойлдог бөгөөд энэ нь эмнэлгийн хэрэгсэл, шүдний бүтээгдэхүүн, үйлдвэрлэлийн процессыг бий болгодог. Хүрээлэн буй орчны нөхцөл байдалд бага зэргийн өөрчлөлтүүд нь гидроксиапатитын уусах чанарыг эрс өөрчилдөг тул эдгээр хүчин зүйлсийг ойлгох нь танд тогтмол, найдвартай үр дүнд хүрэхэд тусалдаг.

Агуулга

1. Гидроксиапатитын уусах чадварын танилцуулга
2. Гидроксиапатитын уусах чанарт нөлөөлдөг химийн гол хүчин зүйлүүд
3. Гидроксиапатитын уусах чанар яагаад биологийн хэрэглээнд чухал байдаг вэ?
4. Гидроксиапатитын уусах чадвараас хамаарах үйлдвэрлэлийн практик хэрэглээ
5. Гидроксиапатитын уусах чадварыг хэмжих нийтлэг аргууд
6. Гидроксиапатитын уусах чадварын талаар байнга асуудаг асуултууд
7. Дүгнэлт

1. Танилцуулга Гидроксиапатит Уусах чадвар

Hydroxyapatite Энэ нь байгалийн гаралтай кальцийн фосфатын нэгдэл бөгөөд энэ нь таны шүдний паалангийн 70%, ясны массын 60% -ийг бүрдүүлдэг. Түүний уусах чадвар нь түүний хамгийн чухал шинж чанаруудын нэг бөгөөд энэ нь бараг бүх бодит хэрэглээг шаарддаг.

Хэрэв та энэ нэгдэлтэй судалгаа эсвэл үйлдвэрлэлд ажиллаж байгаа бол гидроксиапатитын уусах чадвар нь таны үр дүнг бууруулна. Тохиолдолгүй. Би үүнийг дахин дахин харсан.

Гидроксиапатитын уусах чанар нь цэвэр усанд, биеийн шингэн, хүчиллэг үйлдвэрийн хаягдал уснаас тэс өөр байна. Төвийг сахисан цэвэр усанд энэ нь бараг уусдаггүй, гэхдээ бусад нөхцлийг өөрчлөхөд энэ нь хурдан өөрчлөгддөг.

Энэхүү гарын авлага нь гидроксиапатитын уусалтыг яг юу өөрчилдөг, яагаад өөр өөр хэрэглээнд чухал ач холбогдолтой, түүнийг хэрхэн найдвартай хэмжих талаар танд заах болно. Бид мөн энэ төвөгтэй өмчийн талаар надад ирдэг хамгийн түгээмэл асуултуудад хариулах болно.

2. Гидроксиапатитын уусах чадварт нөлөөлдөг химийн гол хүчин зүйлүүд

2.1 рН түвшин ба уусалтын хурдад үзүүлэх нөлөө

рН нь гидроксиапатитын уусах чадварын хамгийн том хүчин зүйл юм. Үүнийг ингэж бодоод үзээрэй - бага рН нь илүү хүчиллэг байдаг ба хүчил нь шүдний пааланг иддэгтэй адил талст бүтцийг устгадаг.

РН 5.5-аас доош унах тусам гидроксиапатитын уусах чанар огцом нэмэгддэг. 7-оос дээш бол бараг бүрэн уусдаггүй. Энэ өөрчлөлт ямар гайхалтай болохыг танд харуулъя:

Галзуу, тийм үү? Тийм ч учраас элсэн чихэр их идэх үед шүд цоорох өвчин үүсдэг-амны хөндийн бактери нь хүчил үүсгэдэг бөгөөд энэ нь рН-ийг бууруулж, паалан дахь гидроксиапатитын уусалтыг нэмэгдүүлдэг.

2.2 Хүрээлэн буй уусмалын температур ба ионы хүч

Ихэнх хүмүүс температурын талаар боддоггүй, гэхдээ энэ нь гидроксиапатитын уусалтыг бага зэрэг өөрчилдөг. Температур нэмэгдэх тусам гидроксиапатитын уусах чадвар нэмэгддэг боловч 20°С-аас 40°C-ийн хооронд өөрчлөлт нь маш бага байдаг (биологийн хэрэглээнд бид ихэвчлэн анхаардаг муж).

Ионы хүч гэдэг нь уусмал дахь цэнэгтэй ионуудын нийт концентраци бөгөөд илүү их нөлөө үзүүлдэг. Уусмалд илүү их ууссан давс байгаа бол энэ нь үнэндээ болороос тасрах чөлөөт кальци, фосфатын ионуудыг шахаж, гидроксиапатитын уусах чадварыг бууруулдаг.

Энэ нь хөл хөдөлгөөн ихтэй концерт шиг—хэрэв аль хэдийн шалан дээр зай байхгүй бол шинэ хүмүүс орж чадахгүй. Энд ионтой ижил санаа байна.

2.3 Гидроксиапатитын талст бүтэц дэх хольц ба орлуулалт

Цэвэр гидроксиапатит нь маш тууштай талст бүтэцтэй боловч бараг бүх арилжааны болон синтетик сортуудад зарим хольц эсвэл ион орлуулагч байдаг. Карбонатын орлуулалт нь маш түгээмэл бөгөөд гидроксиапатитын уусах чадварыг ихээхэн нэмэгдүүлдэг.

Би 2021 онд материалын лабораторид ажиллаж байхдаа энэ алдааг өөрөө хийсэн. Би "цэвэр" синтетик гидроксиапатитыг хямд нийлүүлэгчээс захиалсан бөгөөд энэ нь 8% карбонатыг орлуулах чадвартай болсон бөгөөд миний уусах чадварын туршилт нийтлэгдсэн мэдээллээс 3 дахин их байсан. Би гурван долоо хоногийн ажлаа дэмий үрсэн. Өө.

Фторын орлуулалт нь эсрэгээрээ байдаг - тэд болорыг илүү тогтвортой болгодог бөгөөд энэ нь гидроксиапатитын уусах чадварыг бууруулдаг. Тийм ч учраас фтор агуулсан шүдний оо ажилладаг.

3. Биологийн хэрэглээнд гидроксиапатитын уусах чадвар яагаад чухал вэ?

3.1 Шүд нөхөн сэргээх, амны хөндийн арчилгааны бүтээгдэхүүнд гүйцэтгэх үүрэг

Та эдгээр өдрүүдэд байгалийн шүдний ооноос нано-гидроксиапатитыг харсан байх, тийм үү? Гидроксиапатитын уусах чадвар нь амны хөндийн рН-д хангалттай өндөр (ойролцоогоор 6.2-6.8) байдаг тул эрт үеийн жижиг хөндийгөөр дүүргэх кальци, фосфатын ионуудыг аажмаар ялгаруулдаг.

Өнгөрсөн жил би Хойд Каролинагийн Шарлотт дахь амны хөндийн арчилгааны жижиг стартаптай хамтран ажиллаж байсан бөгөөд энэ нь шинэ нөхөн сэргээгч шүдний оотой тэмцэж байсан. Тэдний гидроксиапатитын уусах чадвар хэт бага байсан тул пааланг эрт гэмтсэнийг засахын тулд юу ч хийсэнгүй.

Бид бага хэмжээний карбонатын орлуулалт бүхий нано хэмжээтэй гидроксиапатит руу шилжсэн нь уусах чадварыг хангалттай нэмэгдүүлсэн. 12 долоо хоног үргэлжилсэн туршилтын явцад хэрэглэгчид эрт үеийн цооролтыг хуучин жортой харьцуулахад 37%-иар илүү нөхөн сэргээсэн байна. Тоглоомын хувиргагч.

3.2 Ясны залгаас болон эдийн инженерчлэлийн үр нөлөө

Ясны шилжүүлэн суулгахын тулд танд гидроксиапатитын уусах чанар маш бага байх ёстой бөгөөд таны бие үүнийг задалж шинэ ясаар солих боломжгүй юм. Хэт өндөр, эргэн тойронд шинэ яс ургахаас өмнө уусдаг.

Энэ нь байшингийн суурийг цутгахтай адил юм—хэрэв суурь хэт хурдан уусвал байшин барьж дуусгахаас өмнө нурна. Хэрэв энэ нь хэзээ ч арилахгүй бол дараа нь өөрийн хэрэгцээнд нийцүүлэн өөрчлөх боломжгүй.

Доктор Лена Маркесийн удирдсан 2023 оны судалгааБиоанагаахын материалын судалгааны сэтгүүл42 төрлийн яс шилжүүлэн суулгах бүтээгдэхүүнийг судалж үзээд тэдгээрийн 19% нь гидроксиапатит уусах чадвар нь нэгтгэх хамгийн тохиромжтой хязгаараас гадуур байгааг олж мэдэв. Эдгээр залгаасууд нэг жилийн дотор бүтэлгүйтэх магадлал 2.7 дахин их байсан. Зэрлэг.

Би Кливленд дэх яс шилжүүлэн суулгах компанитай зөвлөлддөг бөгөөд бид гидроксиапатитын уусалтыг багц бүр дээр туршиж, рН 7.4-ийн 0.1-0.3 мг/мл-ийн хооронд байгаа эсэхийг шалгадаг. Энэ нь тохиролцох боломжгүй юм.

4. Гидроксиапатитын уусах чадвараас хамаарах үйлдвэрлэлийн практик хэрэглээ

Аж үйлдвэрийн хамгийн том хэрэглээний нэг бол ус цэвэршүүлэх явдал юм - гидроксиапатит нь хар тугалга, кадми зэрэг хүнд металлуудтай холбогддог боловч уусах чанар нь бага байвал л ажилладаг. Хэрэв энэ нь хэт их уусвал цэвэршүүлсэн усанд илүүдэл фосфат хуримтлагдаж, замаг цэцэглэдэг.

Би 2022 онд Дес Мойн дахь жижиг ус цэвэршүүлэх байгууламжтай ажиллаж байсан бөгөөд яг энэ асуудлыг шийдэж байсан. Тэдний шүүлтүүрийн орчин нь хэт өндөр гидроксиапатит уусдаг байсан тул фосфатын илүүдэл ялгаруулсны улмаас торгууль ногдуулдаг байв.

Бид зөөвөрлөгчийг өндөр температурт шингэрүүлсэн гидроксиапатитаар сольсон бөгөөд энэ нь уусах чанарыг бууруулж, хоёр долоо хоногийн дотор асуудлыг зассан. Энэ нь тэднийг сар бүр 12,000 долларын торгууль төлөхөөс аварсан. Муу биш.

Түүнчлэн гидроксиапатитын уусах чанарыг хангалттай өндөр байлгахыг хүсвэл эмийг нэг дор биш долоо хоног, сараар аажмаар ялгаруулдаг эмийг хяналттай нийлүүлэхэд ашигладаг. Керамик үйлдвэрлэлд гидроксиапатит бага уусдаг нь керамикийн бат бөх чанар, суулгацын эд ангиудын зэврэлтэнд тэсвэртэй байдлыг өгдөг.

5. Гидроксиапатитын уусах чадварыг хэмжих нийтлэг аргууд

5.1 Уусах чадварын бүтээгдэхүүний тогтмол (Ksp) тооцоолох потенциометрийн титрлэлт

Потенциометрийн титрлэлт нь өгөгдсөн уусмал дахь гидроксиапатитын үндсэн уусах чанарыг хэлж өгдөг хатуу Ksp утгыг авах алтан стандарт юм. Та гидроксиапатитын зутан дээр хүчиллэг уусмалыг аажмаар нэмж, уусах үед рН хэрхэн өөрчлөгдөж байгааг хянаж, өгөгдлөөс Ksp-ийг тооцоолно.

Энд байгаа давуу тал нь та гидроксиапатитын уусах чадварыг маш нарийн, давтагдах боломжтой тоогоор олж авдаг. Энэ нь тийм ч хурдан биш, гэхдээ та үүнийг зөв хийвэл үнэн зөв болно.

5.2 Хатуу бодисын уусалтын кинетикийн туршилт

Хэрэв та зөвхөн эцсийн тэнцвэрт уусах чадварын оронд гидроксиапатит хэр хурдан уусдагийг анхаарч үзвэл кинетикийн туршилт хийдэг. Та хатуу гидроксиапатитын мэдэгдэж буй массыг тогтмол рН ба температурт хадгалсан уусмалд түдгэлзүүлж, тогтоосон хугацаанд жижиг дээж авч ууссан кальцийн концентрацийг хэмжинэ.

Энэ нь танд бүрэн уусах муруйг өгдөг тул та гидроксиапатитын уусах чанар нь цаг хугацааны явцад хэрхэн явагддагийг яг таг мэддэг бөгөөд энэ нь эмийн нийлүүлэлт, ясны шилжүүлэн суулгах зэрэгт хувь хэмжээ нь нийт хэмжээнээс илүү чухал байдаг.

6. Гидроксиапатитын уусах чадварын талаар байнга асуудаг асуултууд

Гидроксиапатит нь усанд уусдаг уу?

Цэвэр гидроксиапатит нь төвийг сахисан цэвэр усанд бараг уусдаггүй. 25 ° C ба рН 7.0 температурт гидроксиапатитын хамгийн их уусах чадвар нь нэг мл усанд ердөө 0.0007 мг орчим байдаг. Энэ нь бүтэн литр усанд 1 миллиграмаас бага хэмжээгээр уусна гэсэн үг юм. Цэвэр бус эсвэл орлуулсан гидроксиапатит нь илүү уусдаг боловч бусад ихэнх кальцийн фосфатын нэгдлүүдтэй харьцуулахад маш бага уусдаг гэж тооцогддог. Хичнээн их хутгасан ч хоолны давс шиг хэзээ ч бүрэн уусдаггүй.

РН нь аманд гидроксиапатитын уусах чанарт хэрхэн нөлөөлдөг вэ?

Амны хөндийн хэвийн рН нь 6.2-6.8 хооронд хэлбэлздэг бөгөөд энэ нь гидроксиапатитын уусах чадварыг удаан нөхөн сэргээхэд хангалттай өндөр болгодог. Элсэн чихэр идэх үед амны хөндийн бактери нь амны рН-ийг 5.5-аас доош буулгах сүүн хүчлийг үүсгэдэг. Энэ үед гидроксиапатитын уусах чанар огцом нэмэгдэж, байгалийн паалан өөрөө нөхөн сэргэхээс хурдан уусч эхэлдэг - ийм байдлаар хөндий үүсдэг. Шүдний ооны фтор нь гидроксиапатитын бүтцэд нэгдэж, уусах чадварыг бууруулж, пааланг хүчиллэг уусахаас хамгаална.

Гидроксиапатитын уусах чадварын бүтээгдэхүүн (Ksp) гэж юу вэ?

Цэвэр стехиометрийн гидроксиапатитын хувьд хүлээн зөвшөөрөгдсөн Ksp утга нь 25°С ба рН 7.0 нь ойролцоогоор 2.07 × 10^-59 байна. Хүлээгээрэй, энэ бол маш бага тоо - энэ нь яг юу гэсэн үг вэ? Энэ нь уусмал дахь ууссан ионы тэнцвэрт концентраци нь маш бага гэсэн үг бөгөөд энэ нь бидний цэвэр усанд ажиглагддаг гидроксиапатитын маш бага уусах чадвартай тохирч байна. Энэ тоо нь рН, температур, болор хольцоос хамаарч өөрчлөгддөг. Карбонатаар орлуулсан гидроксиапатит нь Ksp 3-4 дахин их байж болох бөгөөд энэ нь гидроксиапатитын уусах чанар хамаагүй өндөр гэсэн үг юм. Өөрийн тусгай материалыг үргэлж туршиж үзээрэй, цэвэр гидроксиапатитын нийтлэгдсэн утгуудад бүү найд.

Гидроксиапатит бага уусах нь яагаад ясны суулгацанд сайн байдаг вэ?

Гидроксиапатит бага уусдаг нь суулгацын материал нь таны биеийн ясны эсүүд залгаас болж ургахад хангалттай удаан хадгалагдана гэсэн үг. Хэрэв гидроксиапатитын уусах чадвар хэт өндөр байвал шинэ яс үүсэхээс өмнө залгаас бүрэн уусдаг бөгөөд энэ нь суулгацын бүтэлгүйтэлд хүргэдэг. Бага уусах нь суулгацад шинэ яс ургах үед ачааллыг даах механик хүчийг өгдөг. Ингэж хэлэхэд та уусах чанарыг тэглэхийг хүсэхгүй байна - бага зэрэг удаан уусах нь сайн, учир нь энэ нь бие махбодид байнгын гадны бодис үлдээхийн оронд залгаасыг уугуул ясаар солих боломжийг олгодог.

7. Дүгнэлт

Гидроксиапатитын уусах чадварыг өөрчилдөг гол хүчин зүйлүүд нь рН, температур, ионы хүч, болор бүтэц дэх хольц эсвэл орлуулалт юм. рН нь 5.5-аас доош унах үед уусах чадвар нь эрс нэмэгддэг хамгийн том хүчин зүйл юм. Гидроксиапатитын уусах чанарыг хянах нь шүдний оо, ясны шилжүүлэн суулгах, үйлдвэрийн ус цэвэрлэх зэрэг бүхий л зүйлийн амжилт, бүтэлгүйтлийн хоорондох ялгаа юм.

Үнэнийг хэлэхэд, энэ материалтай ажиллаж эхэлсэн олон хүмүүс гидроксиапатитын уусах чадварыг үл тоомсорлож, үүнийг тогтмол шинж чанартай гэж үздэг. Энэ бол миний хамгийн их хардаг алдаа юм. Энэ нь тогтворгүй - хүрээлэн буй орчны бараг бүх нөхцөл байдалд шилждэг бөгөөд жижиг өөрчлөлтүүд ч таны бүтээгдэхүүн эсвэл туршилтыг сүйтгэж болзошгүй.

Хэрэв та энэ нэгдэлтэй дөнгөж ажиллаж эхэлж байгаа бол гидроксиапатитын уусах чадварыг өөрийн нөхцөл байдал болон материалын багцад туршиж үзэхэд цаг гарга. Зөвхөн нийтлэгдсэн үнэ цэнэд найдах хэрэггүй. Хэрэв та тууштай уусах чанараас хамаарах бүтээгдэхүүн дээр ажиллаж байгаа бол чанарын хяналтын үйл явцдаа багцын туршилт хийвэл энэ нь танд маш их цаг хугацаа, мөнгөө хэмнэх болно.

Гидроксиапатит нь маш олон төрлийн хэрэглээнд зориулагдсан гайхалтай материал боловч гидроксиапатитын уусах чадварыг эзэмшсэн байх нь үүнийг танд ашигтай болгох түлхүүр юм.