کلسیم هیدروکسی آپاتیت (Calcium Hydroxyapatite)
کلسیم هیدروکسی آپاتیت یکی از مهم‌ترین بیوسرامیک‌های زیست‌فعال است که نقش کلیدی در پزشکی بازساختی، ارتوپدی، دندان‌پزشکی و رهایش دارو ایفا می‌کند. خواص فیزیکی-شیمیایی قابل تنظیم، زیست‌سازگاری بالا، و امکان سنتز نانوساختارهای سفارشی، آن را به گزینه‌ای ممتاز برای کاربردهای پیشرفته زیست‌پزشکی تبدیل کرده است.
شرح
کلسیم هیدروکسی‌آپاتیت یا به اختصار HAp، یک فسفات معدنی کلسیم‌دار است که با فرمول شیمیایی Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ شناخته می‌شود. این ترکیب به‌صورت طبیعی در بدن انسان، به‌ویژه در استخوان‌ها و دندان‌ها یافت می‌شود و بخش عمده‌ای از ماتریکس معدنی استخوان‌ها را تشکیل می‌دهد.
با توجه به زیست‌سازگاری بالا، عدم سمیت، خواص استخوان‌سازی و قابلیت اتصال به بافت‌های بدن، هیدروکسی‌آپاتیت به‌عنوان یکی از مهم‌ترین مواد زیستی در علوم پزشکی، ارتوپدی و دندان‌پزشکی شناخته می‌شود.
مشخصات شیمیایی و فیزیکی
| ویژگی | مقدار |
|---|---|
| فرمول شیمیایی | Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ |
| جرم مولکولی | ۱۰۰۴.۶۴ g/mol |
| شماره CAS | ۱۳۰۶-۰۶-۵ |
| ظاهر | پودر سفید مایل به خاکستری |
| چگالی | ~۳.۱۶ g/cm³ |
| حلالیت در آب | بسیار کم‌محلول (در حد μg/mL) |
| نقطه ذوب | تجزیه در دمای بالا (بیش از ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد) |
| pH محلول آبی | نزدیک به خنثی (۷–۸) بسته به خلوص |
ساختار و ترکیب
ساختار بلوری هیدروکسی‌آپاتیت شش‌گوش (hexagonal) است.
شامل یون‌های کلسیم (Ca²⁺)، فسفات (PO₄³⁻) و هیدروکسیل (OH⁻) است.
قابلیت جایگزینی یون‌ها در این ساختار بالا است (مانند F⁻ به‌جای OH⁻ در فلوروآپاتیت یا Sr²⁺، Mg²⁺ و Zn²⁺ به جای Ca²⁺)، که باعث تنظیم خواص مکانیکی یا زیستی می‌شود
روش‌های تولید
سنتز شیمیایی مرطوب (Wet Precipitation):
واکنش نمک کلسیم (مانند کلرید کلسیم یا نیترات کلسیم) با نمک فسفات (مانند فسفات آمونیوم) در pH قلیایی.
این روش معمول‌ترین و ارزان‌ترین راه تولید HAp با کنترل اندازه ذرات است.روش‌های هیدروترمال و سولووترمال:
برای تولید کریستال‌های بزرگ‌تر و خالص‌تر با مورفولوژی کنترل‌شده.پیرولیز، سل–ژل، رسوب بخار شیمیایی (CVD):
برای کاربردهای خاص، پوشش‌دهی، یا تولید در مقیاس نانو.
خواص کلیدی
زیست‌سازگاری بالا: بدون واکنش التهابی در بدن
زیست‌فعالی: القای رشد استخوان (Osteoconductive)
جذب‌پذیری: بسته به تخلخل، سطح ویژه و اندازه ذرات
سطح متخلخل: مناسب برای اتصال سلولی و نفوذ مواد مغذی
قابلیت مهندسی سطح: برای افزایش چسبندگی، رهایش دارو یا عملکرد ضدباکتریایی
کاربردها
🔬 پزشکی و ارتوپدی
ایمپلنت‌های استخوانی و پرکننده‌های استخوان (Bone Grafts):
به‌صورت خالص یا ترکیب با پلیمرهای زیستتخریبپذیرپوششدهی سطوح ایمپلنت‌های تیتانیومی:
برای افزایش زیست‌پذیری و استئواینتگریشن (اتصال به استخوان)ترمیم استخوان‌های شکسته یا تحلیل‌رفته در جراحی‌های دهان، فک و صورت
مهندسی بافت (Tissue Engineering):
در داربست‌های سه‌بعدی برای رشد سلول‌های استخوانی
🦷 دندان‌پزشکی
پرکننده کانال ریشه
پوشش‌های محافظ روی ایمپلنت‌های دندانی
تولید خمیر دندان‌های ترمیم‌کننده مینا با نانو HAp
💊 داروسازی و رهایش هدفمند دارو
ناقل (Carrier) برای رهایش کنترل‌شده داروها، آنزیم‌ها و DNA
بارگیری مواد فعال روی سطح HAp و رهایش در pH فیزیولوژیک
🏭 صنایع دیگر
صنایع سرامیکی پیشرفته
مواد جاذب برای حذف فلزات سنگین یا سموم از آب
ساخت فیلترهای بیولوژیک و زیست‌فعال
نکات ایمنی
| موضوع | توضیح |
|---|---|
| سمیت | غیرسمی در تماس با بدن انسان (در صورت خلوص بالا) |
| گرد و غبار | ممکن است باعث تحریک تنفسی شود |
| اقدامات احتیاطی | استفاده از ماسک، دستکش، عینک ایمنی هنگام کار با پودر |
| زیست‌سازگاری | مورد تأیید برای استفاده در بدن (در گریدهای پزشکی) |
| زیست‌تخریب‌پذیری | قابل جذب جزئی در بدن بسته به نوع و ساختار |
اطلاعات تکمیلی
| مدل | Biological |
|---|
![IMED[1]](https://shop.aminbic.ir/wp-content/uploads/elementor/thumbs/IMED1-qcywcthuh0re37a702ag1fjn4jcz6e5yirj7ert3uo.png "IMED[1]")
