Hydroxyapatit představuje minerál z vápník hydroxylová skupina fosfát. Minerál celkově není široce distribuován, i když existují jednotlivá hojná ložiska. Obratlovců kosti a zuby jsou také složeny z vysokého procenta hydroxyapatitu.
Co je hydroxyapatit?
Hydroxyapatit se skládá z hydroxylovaného vápník fosfát. V krystalu pět vápník ionty jsou spojeny se třemi fosfát ionty a jeden hydroxylový ion. Je to iontová sloučenina, která krystalizuje v hexagonálním krystalovém systému. Tím hydroxylová skupina stabilizuje celý krystal. S fluorapatitem a chlorapatitem tvoří hydroxylapatit smíšenou sérii bez mezer. Hydroxylapatit se vyskytuje u různých minerály jako je serpentinit, masteková břidlice nebo pegmatit jako doprovodný minerál. Minerál byl dosud detekován na asi 250 místech. Vzhled jednotlivce minerály závisí na složení a směšovacím poměru s dalšími doprovodnými minerály. Hydroxyapatit se vyskytuje také v živých organismech. Zvláště kosti a zuby obratlovců se skládají z vysokého procenta tohoto minerálu. Kromě hydroxyapatitu obsahují také organický materiál ve formě pojivové tkáně a buňky. Díky téměř čistému obsahu minerálů, zubu smalt je nejtvrdší materiál v organismu. Jeho obsah hydroxyapatitu je tedy více než 95 procent. K tvorbě hydroxyapatitu dochází během biomineralizace. Materiál je velmi stabilní a extrémně odolný vůči fyzikálním a chemickým vlivům. Tím pádem, kosti a zuby představují důležitý archiv životního prostředí. Pouze kyseliny, včetně ovocných kyselin, pomalu rozkládá hydroxyapatit.
Funkce, účinek a úkoly
V lidském organismu je hydroxyapatit nejdůležitější podpůrnou látkou. Poskytuje kosternímu systému potřebné pevnost. Společně se speciálními pojivové tkáně materiál jako Kolagennapříklad potřebný tah pevnost a stabilita se vytváří v kostech. Složení kostí a zubů je odlišné. Zde je rozhodující podíl hydroxyapatitu. Kosti se skládají z přibližně 65 procent minerálu. Zbytek tvoří Kolagen a osteoblasty. Podíl hydroxyapatitu v zubech je mnohem vyšší. Proto jsou zuby také mnohem tvrdší než kosti. Určujícím faktorem pro složení je funkce. Kosti jsou součástí pohybového systému. Jejich různé zatížení mechanickými silami vyžaduje určitou flexibilitu. Zuby slouží k mletí jídla. To vyžaduje mnohem větší sílu a pevnost, což se také musí odrazit v tvrdším materiálu. V tomto procesu se zuby skládají z vnějšího smaltse dentin a zubní dřeň. The smalt musí být velmi silný a tvrdý a je proto tvořen z více než 95 procent hydroxyapatitu. Díky tomu je extrémně odolný vůči vnějším vlivům. Dentineje zase kostní látka. Skládá se ze 70 procent hydroxyapatitu. Zbytek je většinou pojivové tkáně. Zubní dřeň, nebo dřeň, poskytuje potrubní síť krev plavidla a nervy dodávat zub.
Vznik, výskyt, vlastnosti a optimální hodnoty
Hydroxyapatit kostí a zubů se tvoří jako součást biomineralizace. Biomineralizace je již v historii Země starodávným procesem. Starověký bakterie také tvořil vápence před několika miliardami let. Proces je stále podobný i dnes. Některé buňky absorbují ionty minerálu v rozpuštěném stavu. Mineralizace nastává nasycením roztoku příslušnými ionty. V případě hydroxyapatitu se jedná o ionty vápníku a fosfátu. V případě kostí jsou za mineralizaci odpovědné takzvané osteoblasty. Během mineralizace se z nich vyvinou osteocyty, které již nejsou schopné dělit se a tvořit síť uvnitř ztuhlého minerálu. Podobným způsobem probíhá biomineralizace také ve zubech. Zde jsou odontoblasty zodpovědné za mineralizaci.
Nemoci a poruchy
Hydroxyapatit je opravdu velmi odolný. Ale v kostech neustále probíhají procesy hromadění a rozpadu. Tvar kosti se musí přizpůsobit velmi odlišným požadavkům. Proto se neustále vytváří nová kostní látka. Vždy však dochází také k rozpadu kostní hmoty. Pokud převládá proces degradace, tzv osteoporóza se vyvíjí. Procesy jsou hormonálně řízeny parathormonu je zodpovědný za vyváženou hladinu vápníku v krev. V případě nedostatku vápníku aktivuje mobilizaci hydroxyapatitu z kostí. Hormon kalcitriol je zodpovědný za vápník vstřebávání z potravy ve střevě a mineralizace v kostech. Oba hormonů jsou antagonisté. Pokud vápník vstřebávání z jídla je narušen, protože málo kalcitriol se vyrábí kvůli nedostatku vitamin D„kostní resorpce převažuje nad tvorbou kostí. Hustota kostí klesá a současně se zvyšuje křehkost kostí. Tyto procesy jsou však velmi komplikované a v mnoha případech ještě nejsou plně pochopeny. Hydroxyapatit může být také degradován ve zubech. Nejedná se však o hormonální proces. Fyziologicky by měl zub vydržet co nejdéle, aby bylo možné jídlo rozdrtit. Vytváří se však bakteriální rozklad zbytků potravy kyseliny které mohou napadnout zubní sklovinu. Kyselina rozpouští hydroxyapatit na ionty vápníku a fosforečnany a hydroxylový ion reaguje s vodík ion kyseliny za vzniku voda. Poté se rozpustí ionty vápníku a fosforečnany voda. Prodloužená bakteriální aktivita a neustálá tvorba kyselin nakonec způsobí vytvoření díry ve zubní sklovině. Bez léčby, zubní kaz vede ke zničení zubu. Nicméně pomocí fluorid-obsahující zubní pastalze hydroxyapatit přeměnit na mnohem stabilnější fluoroapatit. To umožňuje zastavit proces ničení zubů na delší dobu.
