Hydroxyapatit predstavuje minerál z vápnik hydroxylová skupina fosfát. Nerast nie je celkovo rozšírený, aj keď existujú jednotlivé početné ložiská. Stavovec kosti a zuby sú tiež zložené z vysokého percenta hydroxyapatitu.
Čo je hydroxyapatit?
Hydroxyapatit sa skladá z hydroxylovaného vápnik fosfát. V kryštáli päť vápnik ióny sú spojené s tromi fosfát ióny a jeden hydroxylový ión. Je to iónová zlúčenina, ktorá kryštalizuje v hexagonálnom kryštálovom systéme. Týmto hydroxylová skupina stabilizuje celý kryštál. S fluórapatitom a chlorapatitom vytvára hydroxylapatit zmiešanú sériu bez medzier. Hydroxylapatit sa vyskytuje u rôznych minerály ako je napríklad hadec, mastencová bridlica alebo pegmatit ako sprievodný minerál. Minerál bol zatiaľ zistený na asi 250 miestach. Vzhľad jednotlivca minerály závisí od zloženia a pomeru miešania s inými sprievodnými minerálmi. Hydroxyapatit sa vyskytuje aj v živých organizmoch. Najmä kosti a zuby stavovcov pozostávajú z vysokého percenta tohto minerálu. Okrem hydroxyapatitu obsahujú aj organický materiál vo forme spojivové tkanivo a bunky. Vďaka takmer čistému obsahu minerálov zub smalt je najtvrdší materiál v organizme. Jeho obsah hydroxyapatitu je teda viac ako 95 percent. K tvorbe hydroxyapatitu dochádza počas biomineralizácie. Materiál je veľmi stabilný a mimoriadne odolný voči fyzikálnym a chemickým vplyvom. Teda kosti a zuby predstavujú dôležitý archív životného prostredia. Iba kyseliny, vrátane ovocných kyselín, pomaly rozkladá hydroxyapatit.
Funkcia, účinok a úlohy
V ľudskom organizme je najdôležitejšou podpornou látkou hydroxyapatit. Poskytuje kostnému systému potrebné pevnosť. Spolu so špeciálnymi spojivové tkanivo materiál ako napr kolagénnapríklad potrebný ťah pevnosť a stabilita sa vytvára v kostiach. Zloženie kostí a zubov je odlišné. Tu je rozhodujúci podiel hydroxyapatitu. Kosti pozostávajú z asi 65 percent minerálu. Zvyšok tvorí kolagén a osteoblasty. Podiel hydroxyapatitu v zuboch je oveľa vyšší. Preto sú zuby tiež oveľa tvrdšie ako kosti. Určujúcim faktorom pre zloženie je funkcia. Kosti sú súčasťou pohybového systému. Ich rozdielne zaťaženie mechanickými silami vyžaduje určitú flexibilitu. Zuby slúžia na mletie jedla. To si vyžaduje oveľa väčšiu silu a pevnosť, čo sa musí prejaviť aj na tvrdšom materiáli. V tomto procese sa zuby skladajú z vonkajšej smaltsa dentín a zubná dreň. The smalt musí byť veľmi silný a tvrdý a je preto tvorený z viac ako 95 percent hydroxyapatitu. Vďaka tomu je mimoriadne odolný voči vonkajším vplyvom. dentínje zase látka podobná kostiam. Skladá sa zo 70 percent hydroxyapatitu. Zvyšok je väčšinou spojivové tkanivo. Zubná buničina alebo buničina poskytuje sieť rozvodov krv plavidlá a nervy dodať zub.
Vznik, výskyt, vlastnosti a optimálne hodnoty
Hydroxyapatit kostí a zubov sa tvorí ako súčasť biomineralizácie. Biomineralizácia je už v dejinách Zeme starodávnym procesom. Starodávne baktérie tiež tvoril vápence pred niekoľkými miliardami rokov. Proces je stále podobný aj dnes. Určité bunky absorbujú ióny minerálu v rozpustenom stave. Mineralizácia nastáva nasýtením roztoku príslušnými iónmi. V prípade hydroxyapatitu sú to ióny vápnika a fosfátu. V prípade kostí sú za mineralizáciu zodpovedné takzvané osteoblasty. Počas mineralizácie sa z nich vyvinú osteocyty, ktoré už nie sú schopné deliť sa a vytvárať sieť vo vnútri stuhnutého minerálu. Podobným spôsobom biomineralizácia prebieha aj v zuboch. Tu sú odontoblasty zodpovedné za mineralizáciu.
Choroby a poruchy
Hydroxyapatit je skutočne veľmi odolný. Ale v kostiach neustále prebiehajú procesy hromadenia a odbúravania. Tvar kosti sa musí prispôsobiť veľmi rozdielnym požiadavkám. Stále sa teda vytvára nová kostná látka. Vždy však dôjde aj k rozpadu kostnej látky. Ak prevažuje degradačný proces, tzv osteoporóza sa vyvíja. Procesy sú hormonálne riadené paratyroidný hormón je zodpovedný za vyváženú hladinu vápnika v krvi krv. V prípade nedostatku vápnika aktivuje mobilizáciu hydroxyapatitu z kostí. Hormón kalcitriol je zodpovedný za vápnik vstrebávanie z potravy v čreve a mineralizácie v kostiach. Oboje hormóny sú antagonisti. Ako vápnik vstrebávanie z jedla je narusene lebo malo kalcitriol sa vyrába z dôvodu nedostatku vitamín D, kostná resorpcia prevažuje nad tvorbou kostí. Hustota kostí klesá a krehkosť kostí sa zvyšuje súčasne. Tieto procesy sú však veľmi komplikované a v mnohých prípadoch ešte úplne nepochopené. Hydroxyapatit sa môže tiež odbúravať v zuboch. Nejde však o hormonálny proces. Fyziologicky by zub mal vydržať čo najdlhšie, aby bolo možné potravu zomlieť. Vytvára sa však bakteriálny rozklad zvyškov potravy kyseliny ktoré môžu napadnúť zubnú sklovinu. Kyselina rozpúšťa hydroxyapatit na ióny vápnika a fosforečnany a hydroxylový ión reaguje s vodík ión kyseliny, aby sa vytvoril voda. Ióny vápnika a fosforečnany sa potom rozpustia v voda. Dlhodobá bakteriálna aktivita a konštantná tvorba kyselín nakoniec spôsobí vytvorenie otvoru v zubnej sklovine. Bez liečby, zubný kaz vedie k zničeniu zuba. Avšak pomocou fluorid-obsahujúce zubná pastasa hydroxyapatit môže transformovať na oveľa stabilnejší fluoroapatit. To umožňuje zastaviť proces ničenia zubov na dlhší čas.
