Hva er Hydroxyapatite (HAp)?

Hydroxyapatite (HAp) er et kalsiumfosfat som ligner på menneskets harde vev i morfologi og sammensetning¹. Spesielt har den en sekskantet struktur^{2, 3}og et støkiometrisk Ca/P-forhold på 1,67, som er identisk med benapatitt^{2, 4, 5}.

En viktig egenskap ved hydroksyapatitt er dens stabilitet sammenlignet med andre kalsiumfosfater. Termodynamisk er hydroksyapatitt den mest stabile kalsiumfosfatforbindelsen under fysiologiske forhold som temperatur, pH og sammensetning av kroppsvæskene².

Med utviklingen av nanoteknologi har en stor innvirkning på materialvitenskap blitt lagt merke til. Produksjonen av nanomaterialer har fått betydelig oppmerksomhet for adsorpsjon, katalyse og optiske applikasjoner, spesielt når biomaterialer er involvert.⁶.

Nano-hydroksyapatitt (nano-HAp) tiltrekker seg interesse som et biomateriale for bruk i proteseapplikasjoner på grunn av dets likhet i størrelse, krystallografi og kjemisk sammensetning med menneskelig hardt vev. Bein- og tenneremaljen består i stor grad av en form av dette mineralet.

På grunn av sine enestående egenskaper⁶:

·Biokompatibilitet
·Bioaktivitet

· Osteokonduktivitet
· Ikke toksisitet og ikke-inflammatorisk natur

Nano-hydroksyapatitt-biokeramikken har en rekke bruksområder som inkluderer⁶:

· Benvevsteknikk
·Bone tomrum fyllere for ortopedisk, traumatologi, ryggrad, maxillofacial og tannkirurgi.
·Ortopedisk og tannimplantatbelegg
· Restaurering av periodontale defekter
· Tannløs møneforstørrelse
· Endodontisk behandling som pulpa-kapping
·Reparasjon av mekaniske furkasjonsperforeringer og apikal barrieredannelse
· Fyllstoffer for forsterkning av gjenopprettende glassionomersement (GIC) og gjenopprettende komposittharpiks
· Desensibiliserende middel ved etterbleking av tenner
·Remineraliserende middel i tannkrem
· Behandling av tidlig karieslesjon
· Legemiddel- og genlevering

------ Medisinsk bruk ------

Titanium- og rustfrie stålimplantater er ofte dekket med hydroksyapatittbelegg for å lure kroppen og redusere implantatavvisningsraten. Hydroxyapatite kan også brukes i tilfeller der det er tomrom eller defekter i beinet. Denne prosessen utføres gjennom pulver, blokker eller perler av materialet som plasseres i de berørte områdene av bein.

På grunn av sin bioaktivitet oppmuntrer det beinet til å vokse og gjenoppretter defekten. Denne prosessen kan være et alternativ til allogene og xenogene beintransplantasjoner. Det resulterer vanligvis i kortere helbredelsestider enn de som er observert hvis hydroksyapatitt ikke ble brukt.

------ Bruk av munnpleie ------

Emaljesammensetningen er 97 vekt% nano-hydroksyapatitt og 3 vekt% organisk materiale og vann. I dentin representerer nano-hydroksyapatitten 70 vekt-%⁸.

Ettersom nano-hydroksyapatitt er hovedkomponenten i emalje, gir det et utseende som lysende hvitt og eliminerer den diffuse reflektiviteten til lys ved å lukke de små porene på emaljeoverflaten.

Syntetisk nano-hydroksyapatitt etterligner størrelsen på naturlig dentinhydroksyapatitt eller emaljeapatitt. Eksperimentelle resultater viser fordelene med nano-hydroksyapatitt i emaljereparasjon^9-10, som har ført til inkorporering i tannkrem og munnskylleløsninger for å fremme restaurering av demineraliserte emalje- eller dentinoverflater ved å avsette hydroksyapatitt-nanopartikler i defektene¹¹.

------ Andre områder ------ 

Eksperimentelle nanostrukturerte komposittluftfiltre som inneholder hydroksyapatitt ble funnet å være effektive til å absorbere og dekomponere CO, noe som til slutt kan føre til bruk for å redusere forurensninger fra biler.¹².

I 2014 ble en alginat/nano-hydroksyapatitt-kompositt syntetisert og felttestet som adsorbent for fluor. Denne biokompositten fjernet fluor gjennom en ionebyttermekanisme og er både biokompatibel og biologisk nedbrytbar¹³.

Nylig, applikasjoner i katalyse^14-16og proteinseparasjon¹⁷ble utviklet og testet med suksess ved bruk av nanostrukturerte kalsiumfosfater, noe som tyder på at mange innovative bruksområder for disse materialene ennå ikke kommer.

Hydroxyapatite (elektronmikroskopbilde) 

1. Nanoskala (nåletype)

 

2. Mikronskala (sfærisk)

3. Mikronnivå (nåletype)

3. Micron nivå (kort stang type)