hydroxyapatit

hydroxyapatit predstavuje minerál z hydroxyfosforečnanu vápenatého, celkovo nie je rozšírený, hoci existujú individuálne ložiská. Kosti a zuby stavovcov tiež pozostávajú z vysokého percenta hydroxyapatitu.

Čo je to hydroxyapatit?

Hydroxyapatit pozostáva z hydroxylovaného fosforečnanu vápenatého. V kryštáli je päť vápenatých iónov spojených s tromi fosfátovými iónmi a jedným hydroxylovým iónom. Je to iónová zlúčenina, ktorá vykryštalizuje v hexagonálnom kryštalickom systéme.

Hydroxylová skupina stabilizuje celý kryštál. S fluorapatitom a chlorapatitom tvorí hydroxyapatit plynulú zmesovú sériu. Hydroxyapatit sa vyskytuje ako sprievodný minerál v rôznych mineráloch, ako je napríklad serpentinit, mastenec alebo pegmatit. Minerál bol doteraz zistený na približne 250 miestach. Vzhľad jednotlivých minerálov závisí od zloženia a pomeru zmiešavania s inými sprievodnými minerálmi.Hydroxyapatit sa vyskytuje aj v živých veciach. Najmä kosti a zuby stavovcov tvoria vysoké percento tohto minerálu.

Okrem hydroxyapatitu obsahujú tiež organický materiál vo forme spojivového tkaniva a buniek. Vďaka takmer čistému obsahu minerálov je zubná sklovina najťažšou látkou v organizme. Obsah hydroxyapatitu je vyše 95 percent. Tvorba hydroxyapatitu sa uskutočňuje v rámci biomineralizácie. Materiál je veľmi stabilný a extrémne odolný voči fyzikálnym a chemickým vplyvom. Kosti a zuby sú dôležitým archívom životného prostredia a iba kyseliny, vrátane ovocných kyselín, sa pomaly rozkladajú.

Funkcia, účinok a úlohy

V ľudskom organizme je hydroxyapatit najdôležitejšou podpornou látkou. Dáva kostrovému systému potrebnú silu. Spolu so špeciálnymi spojivovými materiálmi, ako je napríklad kolagén, sa napríklad v kostiach vytvára potrebná pevnosť v ťahu a stabilita.

Zloženie kostí a zubov je odlišné. Rozhodujúcim faktorom je tu podiel hydroxyapatitu. Kosti tvoria asi 65 percent minerálu. Zvyšok sa skladá z kolagénu a osteoblastov. Množstvo hydroxyapatitu v zuboch je omnoho vyššie. Zuby sú preto oveľa tvrdšie ako kosti. Funkcia je rozhodujúca pre zloženie. Kosti patria do pohybového aparátu. Ich rôzne vystavenie mechanickým silám si vyžaduje určitú flexibilitu. Zuby sa používajú na drvenie jedla.

To si vyžaduje oveľa silnejšiu silu a silu, ktorá sa musí prejaviť aj v tvrdšom materiáli. Zuby pozostávajú z vonkajšej zubnej skloviny, dentínu a zubnej drene. Zubná sklovina musí byť veľmi pevná a tvrdá, a preto ju tvorí viac ako 95% hydroxyapatitu. Vďaka tomu je extrémne odolný voči vonkajším vplyvom. Dentin je látka podobná kosti. Skladá sa zo 70 percent hydroxyapatitu. Zvyšok je spojivové tkanivo. Zubná drť alebo drť je sieť krvných ciev a nervov, ktoré dodávajú zub.

Vzdelávanie, výskyt, vlastnosti a optimálne hodnoty

Hydroxyapatit kostí a zubov sa tvorí ako súčasť biomineralizácie. Z geologického hľadiska je biomineralizácia už starý proces. Staroveké baktérie tiež vytvorili vápna pred niekoľkými miliardami rokov. Tento proces je dnes stále podobný. Niektoré bunky absorbujú ióny minerálu v rozpustenom stave.

K mineralizácii dochádza nasýtením roztoku zodpovedajúcimi iónmi. V prípade hydroxyapatitu sú to vápnikové a fosfátové ióny. Za mineralizáciu kostí sú zodpovedné takzvané osteoblasty. Počas mineralizácie sa vyvíjajú na osteocyty, ktoré už nie sú schopné sa deliť a tvoriť sieť v rámci stuhnutého minerálu. Biomineralizácia prebieha v zuboch podobným spôsobom. Tu sú za mineralizáciu zodpovedné odontoblasty.

Choroby a poruchy

Hydroxyapatit je veľmi stabilný. Vo vnútri kostí však prebiehajú neustále procesy budovania a rozkladu. Tvar kosti sa musí prispôsobiť veľmi odlišným požiadavkám. Takže nová kostná látka sa neustále vytvára. Vždy však dochádza k rozkladu kostnej hmoty.

Ak proces rozkladu prevláda, vyvíja sa tzv. Osteoporóza. Procesy sú riadené hormónmi. Parathormón hormón je zodpovedný za vyváženú hladinu vápnika v krvi. Ak je nedostatok vápnika, aktivuje mobilizáciu hydroxyapatitu z kostí. Hormón kalcitriol je zodpovedný za vstrebávanie vápnika z potravy v čreve a mineralizáciu kostí. Oba hormóny sú antagonisty. Ak je absorpcia vápnika z potravy narušená, pretože v dôsledku nedostatku vitamínu D sa tvorí len malé množstvo kalcitriolu, resorpcia kosti prevažuje nad tvorbou kosti. Hustota kostí sa znižuje a súčasne sa zvyšuje krehkosť kostí.

Tieto procesy sú však veľmi komplikované a v mnohých prípadoch ešte nie sú úplne pochopené. Hydroxylapatit sa môže štiepiť aj v zuboch. Nejedná sa však o hormonálne procesy. Z fyziologického hľadiska by mal zub trvať čo najdlhšie, aby mohol potravu rozdrviť. Bakteriálny rozklad potravinových zvyškov však vytvára kyseliny, ktoré môžu napadnúť zubnú sklovinu. Kyselina rozpustí hydroxyapatit na ióny vápnika a fosfáty, pričom hydroxylový ión reaguje s vodíkovým iónom kyseliny za vzniku vody. Vápnikové a fosfátové ióny sa potom rozpustia vo vode.

Dlhšia bakteriálna aktivita a konštantná tvorba kyseliny nakoniec vytvoria v zubnej sklovine otvor. Bez ošetrenia zubný kaz zničí zub. Použitím zubnej pasty obsahujúcej fluorid sa však hydroxyapatit môže premieňať na oveľa stabilnejší fluorapatit. To umožňuje zastaviť proces deštrukcie zubov na dlhšiu dobu.