hydroksyapatitt representerer et mineral fra kalsiumhydroksylfosfat. Generelt er mineralet ikke utbredt, selv om det er individuelle rike avsetninger. Beinene og tennene til virveldyr består også av en høy prosentandel av hydroksyapatitt.
Hva er hydroksyapatitt?
Hydroxyapatite består av hydroksylert kalsiumfosfat. I krystallen er fem kalsiumioner knyttet til tre fosfationer og en hydroksylion. Det er en ionisk forbindelse som krystalliserer ut i et sekskantet krystallsystem.
Hydroksylgruppen stabiliserer hele krystallen. Med fluorapatitt og klorapatitt danner hydroksyapatitt en sømløs blandet serie. Hydroxyapatite forekommer som et medfølgende mineral i forskjellige mineraler som serpentinitt, talkumskifer eller pegmatitt. Mineralet er så langt påvist på omtrent 250 lokasjoner. Utseendet til de enkelte mineralene avhenger av sammensetningen og blandingsforholdet med andre medfølgende mineraler.Hydroxyapatite forekommer også innen levende ting. Spesielt bein og tenner til virveldyr består av en høy prosentandel av dette mineralet.
I tillegg til hydroksyapatitt inneholder de også organisk materiale i form av bindevev og celler. På grunn av det nesten rene mineralinnholdet er tannemaljen det hardeste materialet i organismen. Hydroksyapatittinnholdet er over 95 prosent. Dannelsen av hydroksyapatitt foregår innenfor rammen av biomineralisering. Materialet er veldig stabilt og ekstremt motstandsdyktig mot fysiske og kjemiske påvirkninger. Ben og tenner representerer et viktig arkiv av bomiljøet. Bare syrer, inkludert fruktsyrer, brytes sakte ned hydroksyapatitt.
Funksjon, effekt og oppgaver
I den menneskelige organismen er hydroksyapatitt det viktigste bærende stoffet. Det gir skjelettsystemet den nødvendige styrken. Sammen med spesielt bindevevsmateriale som kollagen, skapes nødvendig strekkfasthet og stabilitet i beinene, for eksempel.
Sammensetningen av bein og tenner er forskjellig. Den avgjørende faktoren her er andelen hydroksyapatitt. Ben består av omtrent 65 prosent av mineralet. Resten består av kollagen og osteoblaster. Mengden hydroksyapatitt i tennene er mye høyere. Derfor er tennene mye hardere enn bein. Funksjonen er avgjørende for komposisjonen. Benene tilhører muskel-skjelettsystemet. Deres forskjellige eksponering for mekaniske krefter krever en viss fleksibilitet. Tennene brukes til å knuse mat.
Dette krever en mye sterkere styrke og styrke, som også må reflekteres i et hardere materiale. Tennene består av den ytre tannemaljen, dentin og tannmasse. Tannemaljen må være veldig fast og hard og består derfor av mer enn 95 prosent hydroksyapatitt. Dette gjør den ekstremt motstandsdyktig mot ytre påvirkninger. Dentin er et beinlignende stoff. Den består av 70 prosent hydroksyapatitt. Det meste av resten er bindevev. Tannmassen eller massen er et nettverk av blodkar og nerver som forsyner tannen.
Utdanning, forekomst, egenskaper og optimale verdier
Hydroksyapatitt i bein og tenner dannes som en del av biomineralisering. Geologisk sett er biomineralisering allerede en gammel prosess. Gamle bakterier dannet også limes for flere milliarder år siden. Prosessen er fortsatt lik i dag. Enkelte celler tar opp ionene til mineralet i oppløst tilstand.
Mineraliseringen skjer ved metning av løsningen med de tilsvarende ioner. Når det gjelder hydroksyapatitt, er dette kalsium- og fosfationer. Såkalte osteoblaster er ansvarlige for mineralisering i bein. Under mineralisering utvikler de seg til osteocytter som ikke lenger er i stand til å dele seg og danne et nettverk i det størknede mineralet. Biomineralisering foregår i tennene på lignende måte. Her er odontoblastene ansvarlige for mineralisering.
Sykdommer og lidelser
Hydroxyapatite er veldig stabil. Men innenfor beinene er det konstante bygge- og sammenbruddsprosesser. Formen på beinet må tilpasse seg veldig forskjellige krav. Så nytt beinstoff bygges stadig opp. Imidlertid er det alltid en fordeling av beinstoffet.
Hvis nedbrytningsprosessen dominerer, utvikler det som kalles osteoporose. Prosessene styres av hormoner. Parathyroidhormonet er ansvarlig for det balanserte kalsiumnivået i blodet. Hvis det er kalsiummangel, aktiverer det mobiliseringen av hydroksyapatitt fra beinene. Hormonet kalsitriol er ansvarlig for absorpsjon av kalsium fra mat i tarmen og mineralisering i beinene. Begge hormonene er antagonister. Hvis kalsiumabsorpsjon fra mat forstyrres fordi det bare dannes en liten mengde kalsitriol på grunn av mangel på vitamin D, oppveier benresorpsjonen beindannelse. Beintettheten avtar, og samtidig øker skjørheten til beinene.
Imidlertid er disse prosessene veldig kompliserte og i mange tilfeller ennå ikke helt forstått. Hydroxylapatite kan også brytes ned i tennene. Dette er imidlertid ikke hormonelle prosesser. Fysiologisk bør tannen vare så lenge som mulig for å kunne knuse maten. Imidlertid danner bakteriell nedbrytning av matrester syrer som kan angripe tannemaljen. Syren løser opp hydroksyapatitt i kalsiumioner og fosfationer, hvorved hydroksylionen reagerer med et hydrogenion av syren og danner vann. Kalsiumioner og fosfationer løses deretter opp i vann.
En langvarig bakteriell aktivitet og konstant syredannelse skaper etter hvert et hull i tannemaljen. Uten behandling vil tannråte ødelegge tannen. Ved å bruke tannkrem som inneholder fluor, kan hydroksyapatitt imidlertid omdannes til den mye mer stabile fluorapatitten. Dette gjør det mulig å stoppe prosessen med ødeleggelse av tenner i en lengre periode.
