Hidroksiapatit predstavlja mineral iz kalcijevega hidroksil-fosfata, v celoti pa mineral ni razširjen, čeprav obstajajo posamezna bogata nahajališča. Tudi kosti in zob vretenčarjev sestavljajo visok odstotek hidroksiapatita.
Kaj je hidroksiapatit?
Hidroksiapatit sestoji iz hidroksiliranega kalcijevega fosfata. V kristalu je pet kalcijevih ionov povezanih s tremi fosfatnimi ioni in enim hidroksilnim ionom. Je ionska spojina, ki se kristalizira v šesterokotnem kristalnem sistemu.
Hidroksilna skupina stabilizira celoten kristal. S fluorapatitom in klorapatitom hidroksiapatit tvori brezšivno mešano vrsto. Hidroksiapatit se pojavlja kot spremljajoči mineral v različnih mineralih, kot so serpentinit, smukavčev skrilavec ali pegmatit. Mineral je bil doslej odkrit na približno 250 lokacijah. Videz posameznih mineralov je odvisen od sestave in mešanja razmerja z drugimi spremljajočimi minerali.Hidroksiapatit se pojavlja tudi znotraj živih bitij. Zlasti kosti in zob vretenčarjev sestavljajo visok odstotek tega minerala.
Poleg hidroksiapatita vsebujejo tudi organski material v obliki vezivnega tkiva in celic. Zaradi skoraj čiste vsebnosti mineralov je zobna sklenina najtrši material v organizmu. Njegova vsebnost hidroksiapatita je več kot 95 odstotkov. Tvorba hidroksiapatita poteka v okviru biomineralizacije. Material je zelo stabilen in izjemno odporen na fizikalne in kemične vplive. Kosti in zob predstavljajo pomemben arhiv življenjskega okolja, saj samo kisline, vključno s sadnimi kislinami, počasi razgradijo hidroksiapatit.
Funkcija, učinek in naloge
V človeškem organizmu je hidroksiapatit najpomembnejša podporna snov. Skeletnemu sistemu daje potrebno moč. Skupaj s posebnim materialom vezivnega tkiva, kot je kolagen, se na primer v kosteh ustvari potrebna natezna trdnost in stabilnost.
Sestava kosti in zob je različna. Pri tem je odločilni dejavnik delež hidroksiapatita. Kosti sestavljajo približno 65 odstotkov minerala. Ostalo sestavljajo kolagen in osteoblasti. Količina hidroksiapatita v zobeh je veliko večja. Zato so zobje veliko trši od kosti. Funkcija je odločilna za sestavo. Kosti pripadajo mišično-skeletnemu sistemu. Njihova različna izpostavljenost mehanskim silam zahteva določeno prilagodljivost. Zobje se uporabljajo za drobljenje hrane.
To zahteva veliko močnejšo silo in moč, kar se mora odražati tudi v trdnejšem materialu. Zobje so sestavljeni iz zunanje zobne sklenine, dentina in zobne kaše. Zobna sklenina mora biti zelo čvrsta in trda, zato jo sestavlja več kot 95-odstotni hidroksiapatit. Zaradi tega je izjemno odporen na zunanje vplive. Dentin je kostna snov. Sestavljen je iz 70 odstotkov hidroksiapatita. Večino preostalega je vezivno tkivo. Zobna pulpa ali pulpa je mreža krvnih žil in živcev, ki oskrbujejo zob.
Izobraževanje, pojav, lastnosti in optimalne vrednosti
Hidroksiapatit kosti in zob nastaja kot del biomineralizacije. V geološkem smislu je biomineralizacija že star proces. Starodavne bakterije so tvorile tudi vodni kamen pred nekaj milijardami let. Postopek je še danes podoben. Določene celice prevzamejo ione minerala v raztopljenem stanju.
Mineralizacija poteka z nasičenjem raztopine z ustreznimi ioni. V primeru hidroksiapatita so to kalcijevi in fosfatni ioni. Za mineralizacijo kosti so odgovorni tako imenovani osteoblasti. Med mineralizacijo se razvijejo v osteocite, ki se ne morejo več deliti in tvorijo mrežo znotraj strjenega minerala. Biomineralizacija poteka v zobeh na podoben način. Tu so odontoblasti odgovorni za mineralizacijo.
Bolezni in motnje
Hidroksiapatit je zelo stabilen. Toda znotraj kosti obstajajo nenehni procesi gradnje in razpada. Oblika kosti se mora prilagoditi zelo različnim zahtevam. Tako se nova kostna snov nenehno gradi. Vendar pa vedno pride do razpada kostne snovi.
Če prevladuje proces okvare, se razvije osteoporoza. Procese nadzirajo hormoni. Paratiroidni hormon je odgovoren za uravnoteženo raven kalcija v krvi. Če pride do pomanjkanja kalcija, aktivira mobilizacijo hidroksiapatita iz kosti. Hormon kalcitriol je odgovoren za absorpcijo kalcija iz hrane v črevesju in mineralizacijo v kosteh. Oba hormona sta antagonista. Če je absorpcija kalcija iz hrane motena, ker se zaradi pomanjkanja vitamina D tvori le majhna količina kalcitriola, resorpcija kosti odtehta tvorjenje kosti. Kostna gostota se zmanjšuje, hkrati pa se poveča krhkost kosti.
Vendar so ti procesi zelo zapleteni in v mnogih primerih še niso popolnoma razumljeni. Hidroksilapatit se lahko razgradi tudi v zobeh. Vendar to niso hormonski procesi. Fiziološko naj bi zob zdržal čim dlje, da bi lahko drobil hrano. Vendar bakterijska razgradnja ostankov hrane tvori kisline, ki lahko napadajo zobno sklenino. Kislina raztopi hidroksiapatit v kalcijeve ione in fosfatne ione, pri čemer hidroksilni ion reagira z vodikovim ionom kisline in tvori vodo. Kalcijevi ioni in fosfatni ioni se nato raztopijo v vodi.
Dolgotrajna bakterijska aktivnost in konstantna tvorba kislin sčasoma ustvari luknjo v zobni sklenini. Brez zdravljenja bo zob uničila zob. Z uporabo zobne paste, ki vsebuje fluorid, lahko hidroksiapatit pretvorimo v veliko bolj stabilen fluorapatit. To omogoča, da se proces uničenja zob ustavi za daljše obdobje.
