hydroxyapatit repræsenterer et mineral fra calciumhydroxylphosphat. Generelt er mineralet ikke udbredt, selvom der er individuelle rige aflejringer. Knogler og tænder hos hvirveldyr udgør også en høj procentdel af hydroxyapatit.
Hvad er hydroxyapatit?
Hydroxyapatit består af hydroxyleret calciumphosphat. I krystallen er fem calciumioner bundet til tre phosphationer og en hydroxylion. Det er en ionisk forbindelse, der udkrystalliserer i et hexagonalt krystalsystem.
Hydroxylgruppen stabiliserer hele krystallen. Med fluorapatit og chlorapatit danner hydroxyapatit en sømløs blandet serie. Hydroxyapatit forekommer som et ledsagende mineral i forskellige mineraler såsom serpentinit, talkumskifer eller pegmatit. Mineralet er hidtil blevet detekteret ca. 250 steder. Utseendet af de enkelte mineraler afhænger af sammensætningen og blandingsforholdet med andre ledsagende mineraler.Hydroxyapatit forekommer også inden for levende ting. Især knogler og tænder hos hvirveldyr består af en høj procentdel af dette mineral.
Foruden hydroxyapatit indeholder de også organisk materiale i form af bindevæv og celler. På grund af det næsten rene mineralindhold er tandemaljen det hårdeste materiale i organismen. Dets hydroxyapatitindhold er over 95 procent. Dannelsen af hydroxyapatit finder sted inden for rammerne af biomineralisering. Materialet er meget stabilt og yderst modstandsdygtigt over for fysiske og kemiske påvirkninger. Knogler og tænder repræsenterer et vigtigt arkiv for livsmiljøet. Kun syrer, inklusive frugtsyrer, nedbrydes langsomt hydroxyapatit.
Funktion, effekt og opgaver
I den menneskelige organisme er hydroxyapatit det vigtigste bærende stof. Det giver knoglesystemet den nødvendige styrke. Sammen med specielt bindevævsmateriale, såsom kollagen, skabes den nødvendige trækstyrke og stabilitet i knoglerne.
Sammensætningen af knogler og tænder er forskellig. Den afgørende faktor her er andelen hydroxyapatit. Knogler består af ca. 65 procent af mineralet. Resten består af kollagen og osteoblaster. Mængden af hydroxyapatit i tænderne er meget højere. Derfor er tænderne meget hårdere end knogler. Funktionen er afgørende for kompositionen. Knoglerne hører til muskuloskeletalsystemet. Deres forskellige eksponering for mekaniske kræfter kræver en vis fleksibilitet. Tænderne bruges til at knuse mad.
Dette kræver en meget stærkere styrke og styrke, som også skal afspejles i et hårdere materiale. Tænderne består af den ydre tandemalje, dentin og tandmasse. Tandemaljen skal være meget fast og hård og består derfor af mere end 95 procent hydroxyapatit. Dette gør det ekstremt modstandsdygtigt over for ydre påvirkninger. Dentin er et knoglelignende stof. Det består af 70 procent hydroxyapatit. Det meste af resten er bindevæv. Tandmassen eller -massen er et netværk af blodkar og nerver, der forsyner tanden.
Uddannelse, forekomst, egenskaber & optimale værdier
Hydroxyapatit i knogler og tænder dannes som en del af biomineralisering. Geologisk set er biomineralisering allerede en gammel proces. Gamle bakterier dannede også limefrugter for flere milliarder år siden. Processen ligner stadig i dag. Visse celler optager mineralerionerne i opløst tilstand.
Mineraliseringen finder sted ved at mætte opløsningen med de tilsvarende ioner. I tilfælde af hydroxyapatit er disse calcium- og phosphationer. Såkaldte osteoblaster er ansvarlige for mineralisering i knogler. Under mineralisering udvikler de sig til osteocytter, der ikke længere er i stand til at opdele og danne et netværk i det størknede mineral. Biomineralisering finder sted i tænderne på en lignende måde. Her er odontoblasterne ansvarlige for mineralisering.
Sygdomme og lidelser
Hydroxyapatit er meget stabil. Men inden i knoglerne er der konstante bygnings- og nedbrudsprocesser. Knoglens form skal tilpasses meget forskellige krav. Så der opbygges konstant nyt knoglesubstans. Der er dog altid en fordeling af knoglestoffet.
Hvis nedbrydningsprocessen dominerer, udvikles det, der kaldes osteoporose. Processerne styres af hormoner. Parathyreoideahormonet er ansvarlig for det afbalancerede calciumniveau i blodet. Hvis der er en calciummangel, aktiverer det mobilisering af hydroxyapatit fra knoglerne. Hormonet calcitriol er ansvarlig for absorptionen af calcium fra mad i tarmen og mineralisering i knoglerne. Begge hormoner er antagonister. Hvis calciumabsorption fra mad forstyrres, fordi der kun dannes en lille mængde calcitriol på grund af mangel på vitamin D, opvejer knogleresorption knogledannelsen. Knogletætheden falder, og på samme tid øges knoglenes skrøbelighed.
Imidlertid er disse processer meget komplicerede og i mange tilfælde endnu ikke fuldt ud forstået. Hydroxylapatit kan også nedbrydes i tænderne. Dette er dog ikke hormonelle processer. Fysiologisk bør tanden vare så længe som muligt for at kunne knuse fødevaren. Imidlertid danner bakteriel nedbrydning af madrester syrer, der kan angribe tandemaljen. Syren opløser hydroxyapatit i calciumioner og phosphationer, hvorved hydroxylionen reagerer med en hydrogenion af syren til dannelse af vand. Calciumioner og fosfationer opløses derefter i vand.
En langvarig bakterieaktivitet og konstant syredannelse skaber til sidst et hul i tandemaljen. Uden behandling vil tandfald ødelægge tanden. Ved at bruge tandpasta indeholdende fluorid kan hydroxyapatit imidlertid omdannes til den meget mere stabile fluorapatit. Dette gør det muligt at stoppe processen med ødelæggelse af tænder i en længere periode.
