Wat is hydroxyapatiet (HAp)?

Hydroxyapatiet (HAp) is een calciumfosfaat dat qua morfologie en samenstelling lijkt op de harde weefsels van de mens¹. Het heeft met name een hexagonale structuur^{2, 3}en een stoichiometrische Ca/P-verhouding van 1,67, wat identiek is aan botapatiet^{2, 4, 5}.

Een belangrijk kenmerk van hydroxyapatiet is de stabiliteit ervan in vergelijking met andere calciumfosfaten. Thermodynamisch gezien is hydroxyapatiet de meest stabiele calciumfosfaatverbinding onder fysiologische omstandigheden zoals temperatuur, pH en samenstelling van de lichaamsvloeistoffen.².

Met de ontwikkeling van nanotechnologie is een grote impact op materiaalkunde opgemerkt. De productie van nanomaterialen heeft veel aandacht gekregen voor adsorptie, katalyse en optische toepassingen, met name wanneer biomaterialen betrokken zijn⁶.

Nano-hydroxyapatiet (nano-HAp) trekt interesse als biomateriaal voor gebruik in prothetische toepassingen vanwege de gelijkenis in grootte, kristallografie en chemische samenstelling met menselijk hard weefsel. Bot en tandglazuur bestaan ​​grotendeels uit een vorm van dit mineraal.

Vanwege zijn uitstekende eigenschappen⁶:

·Biocompatibiliteit
·Bioactiviteit

· Osteoconductiviteit
·Niet-toxisch en niet-inflammatoir van aard

De nano-hydroxyapatiet biokeramiek kent een verscheidenheid aan toepassingen, waaronder:⁶:

·Botweefseltechniek
·Botholtevullers voor orthopedische, traumatologische, wervelkolom-, kaak- en kaakchirurgie en tandheelkundige chirurgie.
·Orthopedische en tandheelkundige implantaatcoating
·Herstel van parodontale defecten
· Tandeloze kamvergroting
·Endodontische behandeling zoals pulpa-overkapping
·Herstel van mechanische furcatieperforaties en apicale barrièrevorming
·Vulstoffen voor het versterken van herstellend glasionomeercement (GIC) en herstellend composiet
·Desensibiliserend middel bij het bleken van tanden
·Remineraliserend middel in tandpasta's
·Behandeling van vroege cariëslaesies
· Toediening van medicijnen en genen

------ Medisch gebruik ------

Titanium en roestvrijstalen implantaten worden vaak bedekt met hydroxyapatietcoatings om het lichaam te misleiden en de afstotingsgraad van het implantaat te verminderen. Hydroxyapatiet kan ook worden gebruikt in gevallen waarin er botholtes of defecten zijn. Dit proces wordt uitgevoerd door poeders, blokken of kralen van het materiaal in de aangetaste botgebieden te plaatsen.

Door zijn bioactiviteit stimuleert het het bot om te groeien en herstelt het het defect. Dit proces kan een alternatief zijn voor allogene en xenogene bottransplantaten. Het resulteert doorgaans in kortere genezingstijden dan die waargenomen als hydroxyapatiet niet werd gebruikt.

------ Mondverzorging Gebruik ------

De samenstelling van het glazuur is 97 gew.% nanohydroxyapatiet en 3 gew.% organisch materiaal en water. In dentine vertegenwoordigt het nanohydroxyapatiet 70 gew.%⁸.

Omdat nanohydroxyapatiet het hoofdbestanddeel van glazuur is, zorgt het voor een helderwitte uitstraling en elimineert het de diffuse reflectie van licht door de kleine poriën van het glazuuroppervlak te sluiten.

Synthetisch nano-hydroxyapatiet bootst de grootte van natuurlijk dentine-hydroxyapatiet of glazuurapatiet na. Experimentele resultaten tonen de voordelen van nano-hydroxyapatiet bij glazuurherstel aan^9-10, wat heeft geleid tot de opname ervan in tandpasta's en mondspoeloplossingen om het herstel van gedemineraliseerde glazuur- of dentineoppervlakken te bevorderen door hydroxyapatiet-nanodeeltjes in de defecten af ​​te zetten¹¹.

------ Andere gebieden ------ 

Experimentele nanogestructureerde composietluchtfilters die hydroxyapatiet bevatten, bleken efficiënt te zijn in het absorberen en afbreken van CO, wat uiteindelijk zou kunnen leiden tot het gebruik ervan bij het verminderen van uitlaatgassen van auto's.¹².

In 2014 werd een alginaat/nano-hydroxyapatietcomposiet gesynthetiseerd en in het veld getest als adsorbens voor fluoride. Dit biocomposiet verwijderde fluoride via een ionenuitwisselingsmechanisme en is zowel biocompatibel als biologisch afbreekbaar.¹³.

Recentelijk zijn er toepassingen in de katalyse^14-16en eiwitscheiding¹⁷werden ontwikkeld en succesvol getest met behulp van nanogestructureerde calciumfosfaten, wat suggereert dat er nog veel innovatieve toepassingen voor deze materialen moeten komen.

Hydroxyapatiet (elektronenmicroscoopafbeelding) 

1. Nano schaal (naaldtype)

 

2. Micronschaal (bolvormig)

3. Micronniveau (naaldtype)

3. Micronniveau (korte staaftype)