हाइड्रोक्सीपाटाइट: संरचना, संश्लेषण, क्रिस्टल और उपयोग - रसायन विज्ञान - 2025

Hydroxyapatite एक कैल्शियम फॉस्फेट खनिज, जिसका रासायनिक सूत्र सीए है ₁₀ (पीओ ₄) ₆ (OH) ₂ । अन्य खनिजों और कुचल और कॉम्पैक्ट कार्बनिक पदार्थों के अवशेषों के साथ, यह फॉस्फेट रॉक के रूप में जाना जाने वाला कच्चा माल बनाता है। हाइड्रोक्सी शब्द का तात्पर्य OH ^- anion से है ।

यदि इस आयन के बजाय यह फ्लोराइड था, तो खनिज को फ्लोरोएपाटाइट (सीए ₁₀ (पीओ ₄) ₆ (एफ) _{2 कहा जाएगा}; और अन्य आयनों (सीएल ^-, ब्र ^-, सीओ ₃ ^2-2, आदि) के साथ।, हाइड्रोक्सीपाटाइट हड्डियों और दंत तामचीनी का मुख्य अकार्बनिक घटक है, जो मुख्य रूप से क्रिस्टलीय रूप में मौजूद है।

तो, यह जीवित प्राणियों के हड्डी के ऊतकों में एक महत्वपूर्ण तत्व है। अन्य कैल्शियम फॉस्फेट्स के खिलाफ इसकी महान स्थिरता इसे शारीरिक स्थितियों का सामना करने की अनुमति देती है, जिससे हड्डियों को उनकी विशेषता कठोरता मिलती है। हाइड्रोक्सीपाटाइट अकेला नहीं है: यह कोलेजन, संयोजी ऊतकों में एक रेशेदार प्रोटीन के साथ अपने कार्य को पूरा करता है।

Hydroxyapatite (या hydroxylapatite) में Ca ²⁺ आयन होते हैं, लेकिन इसकी संरचना में अन्य cations (Mg ²⁺, Na ⁺) भी हो सकते हैं, अशुद्धियाँ जो हड्डियों की अन्य जैव रासायनिक प्रक्रियाओं में हस्तक्षेप करती हैं (जैसे कि उनकी रीमॉडेलिंग)।

संरचना

शीर्ष छवि कैल्शियम हाइड्रॉक्सापाटाइट की संरचना को दर्शाती है। सभी क्षेत्र एक हेक्सागोनल "दराज" के आधे हिस्से की मात्रा पर कब्जा कर लेते हैं, जहां अन्य आधा पहले के समान है।

इस संरचना में, हरी क्षेत्रों सीए के अनुरूप ^{2 +} फैटायनों, जबकि लाल क्षेत्रों के अनुरूप ऑक्सीजन परमाणु, फास्फोरस परमाणुओं को नारंगी क्षेत्रों, और ओह के हाइड्रोजन परमाणु के लिए सफेद क्षेत्रों ^- ।

इस छवि में फॉस्फेट आयनों में टेट्राहेड्रल ज्यामिति का प्रदर्शन न करने का दोष है; इसके बजाय वे स्क्वायर बेस के साथ पिरामिड की तरह दिखते हैं।

ओह ^- यह धारणा देता है कि यह सीए ²⁺ से बहुत दूर स्थित है । हालांकि, क्रिस्टलीय इकाई पहले की छत पर खुद को दोहरा सकती है, इस प्रकार दोनों आयनों के बीच निकटता दिखाती है। इसी तरह, इन आयनों को दूसरों द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है (उदाहरण के लिए Na ⁺ और F ^-)।

संश्लेषण

फॉस्फोरिक एसिड के साथ कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड को प्रतिक्रिया करके हाइड्रॉक्सिलैपाटाइट को संश्लेषित किया जा सकता है:

10 सीए (ओएच) _२ + ६ एच _३ पीओ _४ => सीए _१० (पीओ _४) _६ (ओएच) _२ + १ ₂ एच _२ ओ

हाइड्रोक्सीपाटाइट (सीए ₁₀ (पीओ ₄) ₆ (ओएच) ₂) सूत्र सीए ₅ (पीओ ₄) ₃ ओएच की दो इकाइयों द्वारा व्यक्त किया जाता है ।

इसी तरह, हाइड्रोक्सीपटाइट को निम्न प्रतिक्रिया के माध्यम से संश्लेषित किया जा सकता है:

10 Ca (NO ₃) _2. 4H ₂ O + 6 NH ₄ H ₂ PO ₄ => Ca ₁₀ (PO ₄) ₆ (OH) ₂ + 20 NH ₄ NO ₃ + 52 H ₂ O

वर्षा की दर को नियंत्रित करने से इस प्रतिक्रिया से हाइड्रोक्सीपटाइट नैनोपार्टिकल्स उत्पन्न होते हैं।

हाइड्रॉक्सीपैटाइट क्रिस्टल

आयन एक मजबूत और कठोर जैवसक्रियता का निर्माण करते हैं। यह हड्डियों के खनिजीकरण के लिए एक बायोमेट्रिक के रूप में उपयोग किया जाता है।

हालांकि, इसे कोलेजन की जरूरत है, एक कार्बनिक समर्थन जो इसके विकास के लिए एक सांचे के रूप में काम करता है। ये क्रिस्टल और उनके जटिल गठन की प्रक्रिया हड्डी (या दांत) पर निर्भर करेगी।

ये क्रिस्टल कार्बनिक पदार्थों के साथ गर्भवती हो जाते हैं, और इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी तकनीकों के अनुप्रयोग उन्हें दांतों पर छड़ी के आकार के समुच्चय जैसे कि प्रिज्म कहते हैं।

अनुप्रयोग

चिकित्सा और दंत उपयोग

आकार, क्रिस्टलोग्राफी और कठोर मानव ऊतक के लिए संरचना में इसकी समानता के कारण, नैनोहैड्रोक्सीपैटाइट प्रोस्थेटिक्स में उपयोग के लिए आकर्षक है। इसके अलावा, नॉनहाइड्रॉक्सीपटाइट जैव-विषाक्त और प्राकृतिक है, इसके अलावा गैर विषैले या भड़काऊ हैं।

नतीजतन, nanohydroxyapatite सिरेमिक में विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोग हैं, जिनमें शामिल हैं:

- हड्डी के ऊतकों की सर्जरी में, इसका उपयोग आर्थोपेडिक, आघात, मैक्सिलोफेशियल और डेंटल सर्जरी में गुहाओं को भरने के लिए किया जाता है।

- इसका उपयोग आर्थोपेडिक और दंत प्रत्यारोपण के लिए एक कोटिंग के रूप में किया जाता है। यह दांतों को सफेद करने के बाद इस्तेमाल किया जाने वाला डिसेन्सिटाइजिंग एजेंट है। यह टूथपेस्ट में और गुहाओं के शुरुआती उपचार में एक रीमिनरलाइजिंग एजेंट के रूप में भी उपयोग किया जाता है।

- स्टेनलेस स्टील और टाइटेनियम प्रत्यारोपण अक्सर अस्वीकृति की उनकी दर को कम करने के लिए हाइड्रॉक्सीपटाइट के साथ लेपित होते हैं।

- यह ऑलोजेनिक और ज़ेनोगेनिक बोन ग्राफ्ट्स का विकल्प है। हीलिंग का समय इसकी अनुपस्थिति की तुलना में हाइड्रॉक्सीपटाइट की उपस्थिति में कम है।

- सिंथेटिक नैनोहाइड्रोक्सापाटाइट मिमिक्स हाइड्रॉक्सियापेटाइट स्वाभाविक रूप से डेंटिन और तामचीनी एपेटाइट में मौजूद है, जो तामचीनी की मरम्मत और टूथपेस्ट में शामिल करने के साथ-साथ माउथवाश में उपयोग के लिए फायदेमंद है।

हाइड्रॉक्सियापटाइट के अन्य उपयोग

- कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) को अवशोषित और विघटित करने में उनकी दक्षता बढ़ाने के लिए मोटर वाहन एयर फिल्टर में हाइड्रोक्सीपाटाइट का उपयोग किया जाता है। इससे पर्यावरण प्रदूषण कम होता है।

- एक एल्गिनेट-हाइड्रॉक्सीपटाइट कॉम्प्लेक्स को संश्लेषित किया गया है जो फील्ड परीक्षणों ने संकेत दिया है कि यह आयन एक्सचेंज तंत्र के माध्यम से फ्लोराइड को अवशोषित करने में सक्षम है।

- हाइड्रॉक्सीपैटाइट प्रोटीन के लिए क्रोमैटोग्राफिक माध्यम के रूप में उपयोग किया जाता है। इसमें सकारात्मक चार्ज (सीए ⁺⁺) और नकारात्मक चार्ज (पीओ ₄ ^-3) हैं, इसलिए यह विद्युत रूप से चार्ज किए गए प्रोटीन के साथ बातचीत कर सकता है और आयन एक्सचेंज द्वारा उनके अलगाव की अनुमति दे सकता है।

- हाइड्रोक्सीपाटाइट का उपयोग न्यूक्लिक एसिड इलेक्ट्रोफोरेसिस के समर्थन के रूप में भी किया गया है। आरएनए से डीएनए को अलग करना संभव है, साथ ही दो-फंसे डीएनए से एकल-फंसे डीएनए।

भौतिक और रासायनिक गुण

हाइड्रॉक्सीपैटाइट एक सफेद ठोस है जो भूरे, पीले और हरे रंग के टन पर ले जा सकता है। जैसा कि यह एक क्रिस्टलीय ठोस है, इसमें उच्च पिघलने वाले बिंदु हैं, मजबूत इलेक्ट्रोस्टैटिक इंटरैक्शन के संकेत; हाइड्रोक्सीपाटाइट के लिए, यह 1100roxC है।

यह 3.05 - 3.15 ग्राम / सेमी ^{3 के} घनत्व के साथ पानी की तुलना में घनी है । इसके अलावा, यह पानी (0.3 मिलीग्राम / एमएल) में व्यावहारिक रूप से अघुलनशील है, जो फॉस्फेट आयनों के कारण है।

हालांकि, अम्लीय मीडिया में (एचसीएल के रूप में) यह घुलनशील है। यह घुलनशीलता CaCl ₂ के गठन के कारण है, जो पानी में अत्यधिक घुलनशील नमक है। इसी तरह, फॉस्फेट को प्रोटॉन (एचपीओ ₄ ^2– और एच ₂ पीओ ₄ ^-) और पानी के साथ बेहतर डिग्री के लिए इंटरैक्ट किया जाता है।

क्षरण के पैथोफिज़ियोलॉजी में एसिड में हाइड्रॉक्सीपैटाइट की घुलनशीलता महत्वपूर्ण है। मौखिक गुहा में बैक्टीरिया लैक्टिक एसिड, ग्लूकोज किण्वन के एक उत्पाद का स्राव करता है, जो दांत की सतह के पीएच को 5 से कम कर देता है, इसलिए हाइड्रॉक्सीपैटाइट को भंग करना शुरू हो जाता है।

फ्लोरीन (F ^-) क्रिस्टल संरचना में OH ^- आयनों को प्रतिस्थापित कर सकता है । जब ऐसा होता है, तो यह एसिड के खिलाफ दंत तामचीनी के हाइड्रोक्सीपटाइट को प्रतिरोध प्रदान करता है।

संभवतः, यह प्रतिरोध गठित सीएएफ ₂ की अशिष्टता के कारण हो सकता है, क्रिस्टल को "छोड़ने" से इनकार कर सकता है।

संदर्भ

1. कंपकंपी और एटकिंस। (2008)। अकार्बनिक रसायन शास्त्र। (चौथा संस्करण।, पीपी 349, 627)। मैक ग्रे हिल।
2. Fluidinova। (2017)। Hydroxylapatite। 19 अप्रैल, 2018 को पुनः प्राप्त किया गया: fluidinova.com से
3. विक्टोरिया एम।, गार्सिया गार्डुनो, रेयेस जे (2006)। हाइड्रॉक्सीपैटाइट, खनिजयुक्त ऊतकों में इसका महत्व और इसके बायोमेडिकल अनुप्रयोग। केमिकल-बायोलॉजिकल साइंसेज में टीआईपी स्पेशलाइज्ड जर्नल, 9 (2): 90-95
4. Gaiabulbanix। (5 नवंबर, 2015)। हाइड्रॉक्सियापटाइट। । 19 अप्रैल, 2018 को पुनः प्राप्त: commons.wikimedia.org से
5. मार्टिन नीत्सोव (2015, 25 नवंबर)। हुद्रोस्कुपतिति क्रिस्तल्लिद। । 19 अप्रैल, 2018 को पुनः प्राप्त: commons.wikimedia.org से
6. विकिपीडिया। (2018)। Hydroxylapatite। 19 अप्रैल, 2018 को पुनः प्राप्त किया गया: en.wikipedia.org से
7. फियोना पेटेची। हड्डी। 19 अप्रैल, 2018 को पुनः प्राप्त: c14dating.com से