hydroxyapatit

hydroxyapatit representerar ett mineral från kalciumhydroxylfosfat. Sammantaget är mineralet inte utbrett, även om det finns individuella rika avlagringar. Ryggradsdjurens ben och tänder utgör också en hög andel hydroxyapatit.

Vad är hydroxyapatit?

Hydroxyapatit består av hydroxylerat kalciumfosfat. I kristallen är fem kalciumjoner kopplade till tre fosfatjoner och en hydroxyljon. Det är en jonisk förening som kristalliserar ut i ett hexagonalt kristallsystem.

Hydroxylgruppen stabiliserar hela kristallen. Med fluorapatit och klorapatit bildar hydroxyapatit en sömlös blandad serie. Hydroxyapatit förekommer som ett medföljande mineral i olika mineraler såsom serpentinit, talkskiffer eller pegmatit. Mineralen hittills har detekterats på cirka 250 platser. Utseendet på de enskilda mineralerna beror på sammansättningen och blandningsförhållandet med andra tillhörande mineraler.Hydroxyapatit förekommer också inom levande saker. I synnerhet ben och tänder hos ryggradsdjur består av en hög andel av detta mineral.

Förutom hydroxyapatit innehåller de också organiskt material i form av bindväv och celler. På grund av det nästan rena mineralinnehållet är tandemaljen det hårdaste materialet i organismen. Dess hydroxyapatitinnehåll är över 95 procent. Bildningen av hydroxyapatit äger rum inom ramen för biomineralisering. Materialet är mycket stabilt och extremt motståndskraftigt mot fysiska och kemiska påverkningar. Ben och tänder representerar ett viktigt arkiv i livsmiljön. Endast syror, inklusive fruktsyror, sönderdelar långsamt hydroxyapatit.

Funktion, effekt och uppgifter

I den mänskliga organismen är hydroxyapatit den viktigaste bärande substansen. Det ger skelettet systemet den nödvändiga styrkan. Tillsammans med speciellt bindvävsmaterial, såsom kollagen, skapas till exempel den nödvändiga draghållfastheten och stabiliteten i benen.

Sammansättningen av ben och tänder är annorlunda. Den avgörande faktorn här är andelen hydroxyapatit. Ben består av cirka 65 procent av mineralet. Resten består av kollagen och osteoblaster. Mängden hydroxyapatit i tänderna är mycket högre. Därför är tänderna mycket hårdare än ben. Funktionen är avgörande för kompositionen. Benen tillhör muskuloskeletalsystemet. Deras olika exponering för mekaniska krafter kräver en viss flexibilitet. Tänderna används för att krossa mat.

Detta kräver en mycket starkare kraft och styrka, som också måste återspeglas i ett hårdare material. Tänderna består av den yttre tandemaljen, dentin och tandmassa. Tandemaljen måste vara mycket fast och hård och består därför av mer än 95 procent hydroxyapatit. Detta gör det extremt motståndskraftigt mot yttre påverkan. Dentin är ett benliknande ämne. Den består av 70 procent hydroxyapatit. Det mesta av resten är bindväv. Tandmassan eller massan är ett nätverk av blodkärl och nerver som tillför tanden.

Utbildning, förekomst, egenskaper och optimala värden

Hydroxyapatiten i ben och tänder bildas som en del av biomineralisering. Geologiskt sett är biomineralisering redan en gammal process. Forntida bakterier bildade också limefrukter för flera miljarder år sedan. Processen är fortfarande lik idag. Vissa celler tar upp mineralerna i upplöst tillstånd.

Mineraliseringen sker genom mättnad av lösningen med motsvarande joner. När det gäller hydroxyapatit är dessa kalcium- och fosfatjoner. Så kallade osteoblaster ansvarar för mineralisering i ben. Under mineralisering utvecklas de till osteocyter som inte längre kan dela upp och bilda ett nätverk inom det stelnade mineralet. Biomineralisering sker i tänderna på liknande sätt. Här är odontoblaster ansvariga för mineralisering.

Sjukdomar och störningar

Hydroxyapatit är mycket stabil. Men inom benen finns det ständiga bygg- och nedbrytningsprocesser. Benets form måste anpassas till mycket olika krav. Så nya benämnen byggs ständigt upp. Men det finns alltid en fördelning av benämnet.

Om nedbrytningsprocessen dominerar utvecklas det som kallas osteoporos. Processerna styrs av hormoner. Parathyroidhormonet ansvarar för den balanserade kalciumnivån i blodet. Om det finns en kalciumbrist, aktiverar den mobiliseringen av hydroxyapatit från benen. Hormonet calcitriol ansvarar för absorptionen av kalcium från mat i tarmen och mineralisering i benen. Båda hormonerna är antagonister. Om kalciumabsorptionen från mat störs eftersom endast en liten mängd calcitriol bildas på grund av brist på vitamin D, uppväger benresorption benbildning. Bendensiteten minskar och samtidigt ökar skörheten hos benen.

Dessa processer är emellertid mycket komplicerade och i många fall ännu inte helt förståda. Hydroxylapatit kan också brytas ner i tänderna. Detta är emellertid inte hormonella processer. Fysiologiskt bör tanden hålla så länge som möjligt för att kunna krossa maten. Men bakteriell sönderdelning av matrester bildar syror som kan attackera tandemaljen. Syran löser hydroxyapatit i kalciumjoner och fosfatjoner, varigenom hydroxyljonen reagerar med en vätejon av syran och bildar vatten. Kalciumjoner och fosfatjoner löses sedan upp i vatten.

En utdragen bakteriell aktivitet och konstant syrabildning skapar så småningom ett hål i tandemaljen. Utan behandling kommer tandrott att förstöra tanden. Genom att använda tandkräm som innehåller fluorid kan hydroxyapatit emellertid omvandlas till den mycket mer stabila fluorapatiten. Detta gör det möjligt att stoppa processen för förstöring av tänder under en längre tid.