Hidroksiapatit predstavlja mineral kalcij hidroksil fosfat. Na splošno mineral ni široko razširjen, čeprav obstajajo posamezna bogata nahajališča. Vretenčarji kosti in zobje so prav tako sestavljeni iz visokega odstotka hidroksiapatita.
Kaj je hidroksiapatit?
Hidroksiapatit je sestavljen iz hidroksiliranega kalcij fosfat. V kristalu pet kalcij ioni so povezani s tremi fosfat ioni in en hidroksilni ion. Je ionska spojina, ki kristalizira v heksagonalnem kristalnem sistemu. S tem hidroksilna skupina stabilizira celoten kristal. S fluorapatitom in klorapatitom hidroksilapatit tvori mešano serijo brez lukenj. Hidroksilapatit se pojavlja v različnih minerali kot je serpentinit, smukec ali pegmatit kot spremljevalni mineral. Doslej so mineral odkrili na približno 250 lokacijah. Videz posameznika minerali odvisno od sestave in razmerja mešanja z drugimi spremljajočimi minerali. Hidroksiapatit se pojavlja tudi v živih organizmih. Še posebej kosti in zobje vretenčarjev sestavljajo visok odstotek tega minerala. Poleg hidroksiapatita vsebujejo tudi organski material v obliki vezivnega tkiva in celice. Zaradi skoraj čiste vsebnosti mineralov zob emajl je najtrši material v organizmu. Tako njegova vsebnost hidroksiapatita presega 95 odstotkov. Tvorba hidroksiapatita poteka med biomineralizacijo. Material je zelo stabilen in izjemno odporen na fizikalne in kemijske vplive. Tako kosti in zobje predstavljajo pomemben arhiv življenjskega okolja. Samo kisline, vključno s sadnimi kislinami, počasi razgrajujejo hidroksiapatit.
Funkcija, učinek in naloge
V človeškem organizmu je hidroksiapatit najpomembnejša podporna snov. Skeletnemu sistemu zagotavlja potrebno moč. Skupaj s posebnimi vezivnega tkiva materiala, kot so kolagenna primer potrebna natezna trdnost moč in v kosteh nastane stabilnost. Sestava kosti in zob je drugačna. Tu je odločilen delež hidroksiapatita. Kosti sestavljajo približno 65 odstotkov minerala. Ostalo sestavljajo kolagen in osteoblasti. Delež hidroksiapatita v zobeh je veliko večji. Zato so tudi zobje veliko trši kot kosti. Odločilni dejavnik za sestavo je funkcija. Kosti so del gibalnega sistema. Njihova različna obremenitev z mehanskimi silami zahteva določeno prilagodljivost. Zobje služijo za mletje hrane. To zahteva veliko večjo silo in moč, ki se mora odražati tudi v tršem materialu. V tem procesu so zobje sestavljeni iz zunanjega emajlje dentin in zobno pulpo. The emajl mora biti zelo močna in trda, zato je sestavljena iz več kot 95-odstotnega hidroksiapatita. Zaradi tega je izjemno odporen na zunanje vplive. Dentinpa je kosti podobna snov. Sestavljen je iz 70 odstotkov hidroksiapatita. Ostalo je večinoma vezivnega tkiva. Zobna pulpa ali pulpa zagotavlja vodovodno mrežo kri plovila in živci za oskrbo zoba.
Oblikovanje, pojavnost, lastnosti in optimalne vrednosti
Kostni in zobni hidroksiapatit nastane kot del biomineralizacije. Biomineralizacija je že starodaven proces v zgodovini Zemlje. Starodavno bakterije pred nekaj milijardami let tudi oblikoval apnence. Postopek je podoben še danes. Nekatere celice absorbirajo ione minerala v raztopljenem stanju. Mineralizacija se zgodi z nasičenjem raztopine z ustreznimi ioni. V primeru hidroksiapatita so to kalcijevi in fosfatni ioni. V primeru kosti so za mineralizacijo odgovorni tako imenovani osteoblasti. Med mineralizacijo se razvijejo v osteocite, ki se znotraj strjenega minerala ne morejo več deliti in tvoriti mreže. Na podoben način poteka tudi biomineralizacija v zobeh. Tu so odontoblasti odgovorni za mineralizacijo.
Bolezni in motnje
Hidroksiapatit je resnično trpežen. Toda procesi kopičenja in razgradnje nenehno potekajo v kosteh. Oblika kosti se mora prilagoditi zelo različnim zahtevam. Tako se nenehno gradi nova kostna snov. Vedno pa pride tudi do razgradnje kostne snovi. Če prevladuje proces razgradnje, t.i. osteoporoza razvija. Procesi so hormonsko nadzorovani obščitnični hormon je odgovoren za uravnoteženo raven kalcija v kri. V primeru pomanjkanja kalcija aktivira mobilizacijo hidroksiapatita iz kosti. Hormon kalcitriol je odgovoren za kalcij absorpcija iz hrane v črevesju in mineralizacije v kosteh. Oboje hormoni so antagonisti. Če kalcij absorpcija od hrane je moten, ker malo kalcitriol se proizvaja zaradi pomanjkanja vitamin D, resorpcija kosti prevladuje nad tvorbo kosti. Gostota kosti zmanjša in hkrati poveča krhkost kosti. Vendar so ti procesi zelo zapleteni in v mnogih primerih še ne popolnoma razumljeni. Hidroksiapatit se lahko razgradi tudi v zobeh. Vendar to ni hormonski proces. Fiziološko naj bi zob zdržal čim dlje, da bi lahko zmlel hrano. Vendar pa nastane bakterijska razgradnja ostankov hrane kisline ki lahko napadajo zobno sklenino. Kislina raztopi hidroksiapatit v kalcijeve ione in fosfatne ione, hidroksil-ion pa reagira z vodik tvori ion kisline vode. Nato se v njem raztopijo kalcijevi ioni in fosfatni ioni vode. Dolgotrajno delovanje bakterij in nenehno tvorjenje kisline sčasoma povzroči nastanek luknje v zobni sklenini. Brez zdravljenja, zobne gnilobe vodi do uničenja zoba. Vendar z uporabo fluorid-vsebujejo zobna pasta, hidroksiapatit se lahko pretvori v veliko bolj stabilen fluoroapatit. To omogoča, da se postopek uničenja zob za daljši čas ustavi.
