هیدروکسی آپاتیت
واژه آپاتیت به خانواده‌‌ای از ترکیباتی گفته می‌شود که ساختار مشابه دارند ولی لزوماً ترکیب یکسانی نخواهند داشت. بنابراین آپاتیت یک توصیف است و نه یک ترکیب. هیدروکسیآپاتیت (HA)و به صورت خاص کلسیم هیدروکسی آپاتیت دارای ترکیب مشخص Ca10(PO4)6(OH)2 و ساختار بلوری معین است. HA دارای ترکیب هگزاگونالاست. در شکل 2‑10شبکه بلوری آپاتیت حاوی یونهای Ca2+ و PO43- و OH– که در کنار هم با فشردگی زیادی قرار گرفته اند، قابل مشاهده است.
شکل 1: شبکه بلوری HA حاوی یونهای Ca2+ و PO43- و OH-
ساختار هیدروکسی آپاتیت
ساختار آپاتیت میزبان خوبی برای انواع گروه‌های اتمی است. جانشین شدن گروه‌های جدید در ساختار آپاتیت موجب تغییر در خواصی همچون پارامترهای شبکه، مورفولوژی، قابلیت انحلال و خواص مکانیکی می‌شود. البته تفاوت چندانی در تقارن هگزاگونال ایجاد نمی‌کنند. جانشینی یونهای کلرید در این ساختار سبب کاهش تقارن هگزاگونال شده و سبب سوق ساختار به سمت مونوکلینیک می‌شود. جانشینی یون OH–با یونF– موجب انقباض در ابعاد محورa می‌شود، بدون آنکه تغییری در محورc ایجاد کند. این امر عموماً به دلیل افزایش میزان بلورنیگی است و پایداری بیشتری در چنین ساختاری دیده می‌شود. افزایش پایداری به دلیل آن است که آپاتیت‌های حاوی F انحلال پذیری کمتری نسبت به آپاتیت‌های فاقد F– دارند.
کربنات(CO32–) می‌تواند جانشین گروه‌های هیدروکسیل (OH–) و یا گروه های فسفات (PO43–) شده و HA کربنات‌دار نوع A یا B را ایجاد کند. این دو گونه جانشینی تاثیر متضادی بر پارامترهای شبکه، ابعاد محور a و محور c دارند. در مورد نوع A جانشینی گروه‌های مسطح بزرگتر کربنات CO32– به جای گروه‌های خطی کوچکتر از OH– موجب انبساط محور a و انقباض محور c می‌شوند. درحالی که نوع B، جانشینی گروه‌های کوچکتر مسطح CO32– به جای گروه چهار‌وجهی بزرگتر PO43– موجب انقباض در محور a و انبساط در محور c می‌شود.
تاثیر ترکیب بر خواص هیدروکسی آپاتیت
ترکیب HA با نسبت کلسیم به فسفر(Ca/P) برابر با 67/1، دانسته بدون تخللg/cm3 16/3، سختی 500HV، استحکام فشارMPa500 و چقرمگی شکست MPa.m1/21 است. خواص مکانیکی پودر HA و جسم حاصل از عملیات تفجوشی با توجه به شرایط فرایند تفجوشی متفاوت میباشد. مقادیر چگالی، اندازه دانه، استحکام خمشی، استحکام فشاری، استحکام پیچشی، ضریب کشسانی در خمش و فشار و چقرمگی شکست مستقیما به دمای تفجوشی و میزان تخلخل بستگی دارند. جدول 1 تاثیر زمان و دمای تفجوشی را براندازه دانه ذرات پودر HA نشان می‌دهد. با افزایش میزان تخلخل شاهد کاهش خواص مکانیکی خواهیم بود. افزایش دما سبب تشکیل فازهای ثانویه همچون فازبتا تری کلسیم فسفات می‌شود که چقرمگی شکست را کاهش می‌دهد. روش‌های مختلف تولید پودر نیز بر خواص مکانیکی نهایی موثر هستند، زیرا استفاده از روش‌های مختلف موجب تفاوت در اندازه دانه‌ها و ترکیب شیمیایی خواهد شد. برای مثال هرچه اندازه دانه‌ها کوچکتر باشد، چقرمگی شکست بالاتری حاصل می‌شود. استحکام خمشی و چقرمگی شکست HA چگال در حالت خشک بسیار کمتر از حالت تر است. از طرف دیگر تردی، استحکام و مقاومت به خستگی پایین از خصوصیات ذاتی و محدودیت‌های HA در کاربردهای تحت بار میباشد.
جدول 1: اندازه دانه ذرات پودر HA تولید شده با روش سل-ژل با تغییر زمان و دمای تفجوشی برحسب نانومتر
| زمان | دما | ||||||
| h6 | h5 | h4 | h3 | h2 | h1 | h0 | |
| 28 | 28 | 28 | 28 | 27 | 26 | 25 | ˚C600 |
| 35 | 32 | 32 | 32 | 32 | 31 | 30 | ˚C700 |
کاربردهای هیدروکسی آپاتیت
HA به واسطه شباهت ترکیب شیمیایی با بخش معدنی استخوان یکی از موارد بسیار مهم و پرکاربرد در زمینه زیستی میباشد. بیوسرامیک HA به علت خواص زیستسازگاری عالی، زیستفعالی و خصوصیات رشد استخوان کاربرد گسترده‌ای در دندانپزشکی و ارتوپدی دارد. HA به صورت گسترده در مهندسی بافت خصوصاً جهت خلق مجدد استخوان و عفونت مورد استفاده قرار گرفته است. بیوسرامیک مذکور به شکل تکه‌ای و ذره‌ای با ساختار متراکم و متخلخل به عنوان واسط استخوانی و پرکننده استخوان استفاده شده است و تا حد زیادی موفقتآمیز بوده است. همچنین HA جهت ترمیم عیوب و ضایعات استخوان تقویت استخوان و پوشش بری زیرلایه فلزی به کار می‌رود.
روش های سنتز هیدروکسی آپاتیت
روش های متعددی جهت سنتز HA موجود است که می توان تمامی این روش ها را در دو گروه روش مرطوب و روش حالت جامد جای داد. با استفاده از روش‌هایی سنتزی مختلف محصولات با مورفولوژی، سطح تبلور و استوکیومتری متفاوت به دست می‌آید.
روش های متداول سنتز هیدروکسی آپاتیت به شرح زیر می باشد:
- روش ترسیب شیمیایی
- روش هیدروترمال(گرمایی)
- روش مکانوشیمیایی
- روش امولسیون چندگانه
- روش پیرولیز
- روش خشککن انجمادی
- روش الکترودپوزیشن(ترسیب الکتروشیمیایی)
- روش سل-ژل
روش سنتز هم رسوبی شیمیایی
یکی از روش‌های سنتز نانو هیدروکسی آپاتیت، روش سنتز همرسوبی شیمیایی میباشد. به منظور سنتز نانو هیدروکسی آپاتیت با این روش از پیشمادههای متفاوت استفاده نمود. یکی از روش‌های مناسب سنتز استفاده از پیش ماده‌های کلسیم کلراید (CaCl2)، پتاسیم دیهیدروژنفسفات (K2HPO4) و پتاسیم هیدروکسید (KOH) میباشد.
معادله شیمیایی فرایند فوق به صورت زیر میباشد:
10CaCl2+6K2HPO4+8KOH+(8KOH) ® Ca10(PO4)6OH2+20KCl+(8KOH)+6H2O
رسوب حاصل از واکنش فوق پس از طی مراحل مندرج در بخش 3-1-1 نانو هیدروکسی آپاتیت(nHA)میباشد.
مشاوره خرید مواد شیمیایی با کارشناسان اَوِسیناشیمی
شما عزیزان می توانید برای کسب اطلاعات بیشتر راجع به مواد شیمیایی و همچنین استعلام قیمت و موجودی با کارشناسان مجموعه اَوِسینا شیمی تماس بگیرید و یا از طریق شبکه های اجتماعی پیام دهید تا در سریع ترین زمان ممکن با شما تماس بگیریم.
