Hüdroksüapatiit

Hüdroksüapatiit "Mineraal" on kaltsiumi hüdroksüülfosfaadist pärinev mineraal. Üldiselt pole mineraal laialt levinud, ehkki seal on üksikuid rikkaid maardlaid. Selgroogsete luud ja hambad moodustavad ka suure protsendi hüdroksüapatiiti.

Mis on hüdroksüapatiit?

Hüdroksüapatiit koosneb hüdroksüülitud kaltsiumfosfaadist. Kristallides on viis kaltsiumiiooni ühendatud kolme fosfaatiooni ja ühe hüdroksüüliooniga. See on ioonne ühend, mis kristalliseerub välja kuusnurkses kristallsüsteemis.

Hüdroksüülrühm stabiliseerib kogu kristalli. Fluorapatiidi ja klorapatiidiga moodustab hüdroksüapatiit õmblusteta segaseeria. Hüdroksüapatiiti esineb kaasnevana mineraalina erinevates mineraalides nagu serpentiniit, talk põlevkivi või pegmatiit. Mineraal on seni avastatud umbes 250 paigas. Üksikute mineraalide välimus sõltub koostisest ja segamise suhtest teiste kaasasolevate mineraalidega.Hüdroksüapatiiti esineb ka elusolendites. Eriti selgroogsete luud ja hambad koosnevad sellest mineraalist.

Lisaks hüdroksüapatiidile sisaldavad nad ka orgaanilisi aineid sidekoe ja rakkude kujul. Peaaegu puhta mineraalainete sisalduse tõttu on hambaemail organismi kõige raskem materjal. Selle hüdroksüapatiidi sisaldus on üle 95 protsendi. Hüdroksüapatiidi moodustumine toimub biomineraliseerimise raames. Materjal on väga püsiv ja äärmiselt vastupidav füüsikalistele ja keemilistele mõjudele. Luud ja hambad kujutavad endast olulist elukeskkonna arhiivi. Ainult happed, sealhulgas puuviljahapped, lagunevad aeglaselt hüdroksüapatiiti.

Funktsioon, mõju ja ülesanded

Inimorganismis on hüdroksüapatiit kõige olulisem tugiaine. See annab skeleti süsteemile vajaliku tugevuse. Koos spetsiaalse sidekoe materjaliga, näiteks kollageeniga, luuakse näiteks luudes vajalik tõmbetugevus ja stabiilsus.

Luude ja hammaste koostis on erinev. Otsustavaks teguriks on siin hüdroksüapatiidi osakaal. Luud moodustavad umbes 65 protsenti mineraalist. Ülejäänud osa koosneb kollageenist ja osteoblastidest. Hüdroksüapatiidi sisaldus hammastes on palju suurem. Seetõttu on hambad palju raskemad kui luud. Funktsioon on kompositsiooni jaoks määrav. Luud kuuluvad luu-lihassüsteemi. Nende erinev kokkupuude mehaaniliste jõududega nõuab teatavat paindlikkust. Hambaid kasutatakse toidu purustamiseks.

See nõuab palju tugevamat jõudu ja tugevust, mis peab ka peegelduma kõvemas materjalis. Hambad koosnevad välimisest hambaemailist, dentiinist ja hambapulgast. Hambaemail peab olema väga tugev ja kõva ning koosneb seetõttu enam kui 95 protsendilisest hüdroksüapatiidist. See muudab selle väliste mõjude suhtes eriti vastupidavaks. Dentin on luusarnane aine. See koosneb 70 protsenti hüdroksüapatiidist. Ülejäänud osa moodustab sidekude. Hamba pulp või pulp on hammaste varustamiseks mõeldud veresoonte ja närvide võrk.

Haridus, esinemine, omadused ja optimaalsed väärtused

Luude ja hammaste hüdroksüapatiit moodustatakse biomineraliseerimise osana. Geoloogilises plaanis on biomineraliseerimine juba vana protsess. Muistsed bakterid moodustasid lubi ka mitu miljardit aastat tagasi. Protsess on tänapäeval endiselt sarnane. Teatud rakud võtavad mineraali ioone lahustunud olekus.

Mineraliseerimine toimub lahuse küllastamisega vastavate ioonidega. Hüdroksüapatiidi puhul on need kaltsiumi- ja fosfaatioonid. Nn osteoblastid vastutavad luude mineraliseerumise eest. Mineraliseerumise käigus arenevad nad osteotsüütideks, mis ei suuda enam tahkestatud mineraali sees jaguneda ja võrgustikku moodustada. Biomineraliseerumine toimub hammastel sarnaselt. Siin vastutavad odontoblastid mineraliseerumise eest.

Haigused ja häired

Hüdroksüapatiit on väga stabiilne. Kuid luudes toimuvad pidevad ehitus- ja lagunemisprotsessid. Luu kuju peab kohanema väga erinevate nõuetega. Nii ehitatakse pidevalt uut luu ainet. Kuid alati toimub luude aine lagunemine.

Kui ülekaalus on lagunemisprotsess, areneb nn osteoporoos. Protsesse kontrollivad hormoonid. Paratüreoidhormoon vastutab veres tasakaalustatud kaltsiumi taseme eest. Kaltsiumivaeguse korral aktiveerib see hüdroksüapatiidi mobilisatsiooni luudest. Hormoon kaltsitriool vastutab toidust saadava kaltsiumi imendumise eest soolestikus ja mineraliseerumise eest luudes. Mõlemad hormoonid on antagonistid. Kui kaltsiumi imendumine toidust on häiritud, kuna D-vitamiini puuduse tõttu moodustub ainult väike kogus kaltsitriooli, kaalub luu resorptsioon üles luukoe moodustumise. Luutihedus väheneb ja samal ajal suureneb luude haprus.

Need protsessid on aga väga keerulised ja paljudel juhtudel veel mitte täielikult mõistetavad. Hüdroksülapatiiti saab ka hammastes lagundada. Need pole siiski hormonaalsed protsessid. Füsioloogiliselt peaks hammas toitu purustama hakkama nii kaua kui võimalik. Toidujääkide bakteriaalne lagunemine moodustab aga happeid, mis võivad hambaemaili rünnata. Hape lahustab hüdroksüapatiidi kaltsiumiioonideks ja fosfaatioonideks, kusjuures hüdroksüülioon reageerib happe vesinikiooniga, moodustades vett. Seejärel lahustuvad kaltsiumiioonid ja fosfaatioonid vees.

Pikaajaline bakterite aktiivsus ja pidev happe moodustumine loovad lõpuks hambaemaili augu. Ilma ravita hävitab hammaste lagunemine hamba. Kuid kasutades fluoriidi sisaldavat hambapastat, saab hüdroksüapatiidi muuta palju stabiilsemaks fluorapatiidiks. See võimaldab hammaste hävitamise protsessi pikemaks ajaks peatada.