stringtranslate.com

Аморфный фосфат кальция

Аморфный фосфат кальция ( АФК ) представляет собой стекловидное твердое вещество, которое образуется в результате химического разложения смеси растворенных фосфатных и кальциевых солей (например, (NH4 ) 2HPO4 + Ca(NO3 ) 2 ) . Полученная аморфная смесь в основном состоит из кальция и фосфата, но также содержит различные количества воды, водорода и гидроксид -ионов в зависимости от условий синтеза. [1] Такие смеси также известны как кальций-фосфатный цемент . [2]

ACP обычно подразделяется на « аморфный трикальцийфосфат» (ATCP) или кальций-дефицитный гидроксиапатит (CDHA). CDHA иногда называют « апатитовым трифосфатом кальция». [1] [3] [4] Состав аморфного фосфата кальция: Ca x H y (PO 4 ) z · n H 2 O, где n находится в диапазоне от 3 до 4,5. CDHA имеет общую формулу Ca 9 (HPO 4 )(PO 4 ) 5 (OH). [4] Осаждение из умеренно пересыщенного и основного раствора соли магния дает аморфный фосфат магния и кальция (AMCP), в котором магний включен в структуру ACP. [5]

Коммерческий препарат ACP — это казеиновый фосфопептид-аморфный фосфат кальция (CPP-ACP), полученный из коровьего молока . Он продается под различными торговыми марками, включая Recaldent и Tooth Mousse, и предназначен для нанесения непосредственно на зубы. Его клиническая полезность не доказана. [6]

Биогенный АКП

Биогенный ACP был обнаружен во внутреннем ухе эмбрионов акул, молоке млекопитающих и зубной эмали . Однако, хотя его однозначное присутствие в костях и зубах является предметом споров, есть данные о том, что транзиторные аморфные предшественники участвуют в развитии костей и зубов. [4] Считается, что ACP в коровьем молоке (CPP-ACP) включает нанокластеры фосфата кальция в оболочке из казеиновых фосфопептидов . Типичная мицелла казеина радиусом 100 нм содержит около 10 000 молекул казеина и 800 нанокластеров ACP, каждый диаметром около 4,8 нм. Концентрация фосфата кальция в молоке выше, чем в сыворотке, но он редко образует отложения нерастворимых фосфатов. [7] Считается, что развернутые фосфопептиды изолируют нанокластеры ACP [8] и образуют стабильные комплексы в других биожидкостях, таких как моча и сыворотка крови , предотвращая отложение нерастворимых фосфатов кальция и кальцификацию мягких тканей. В лаборатории хранящиеся образцы составов искусственной крови, сыворотки, мочи и молока (которые приближаются к pH естественной жидкости) откладывают нерастворимые фосфаты. Добавление подходящих фосфопептидов предотвращает осаждение. [7]

Кластеры Познера

После исследований состава аморфных фосфатов кальция, осажденных в различных условиях, Познер и Беттс предположили в середине 1970-х годов, что структурной единицей ACP является нейтральный кластер Ca 9 (PO 4 ) 6 . [4] Расчеты подтверждают описание кластера с центральным ионом Ca 2+ , окруженным шестью фосфатными анионами PO 4 3− , которые в свою очередь окружены восемью дополнительными ионами кальция. [9] Полученный кластер оценивается в диаметре около 950 пм (0,95 нм). Теперь их обычно называют кластерами Познера . Считается, что осажденный ACP состоит из частиц, содержащих ряд кластеров Познера с водой в промежуточных пространствах. Хотя ACP, покрытый плазменным напылением, может содержать кластеры Познера, в нем не может быть никакой воды. [4] Новые исследования предлагают идею о том, что кластеры Познера действуют как нейронные кубиты, поскольку их запутанные 31 P имеют длительное время релаксации и находятся в симметрии S 6. Идея заключается в том, что молекулы Познера объединяются и высвобождают ионы кальция, которые стимулируют нейроны. [10]

Использование в стоматологическом лечении

Аморфный фосфат кальция в сочетании с казеиновым фосфопептидом использовался в качестве стоматологического лечения для лечения начального кариеса зубов. ACP видит свое основное применение в качестве окклюзивного агента, который помогает снизить чувствительность. Исследования показали, что он действительно образует реминерализованную фазу гидроксиапатита, соответствующую естественной эмали. [ необходима цитата ] Кроме того, клинические исследования показали, что у пациентов, которые отбеливают зубы, снижается чувствительность после лечения. [11] Считается, что ACP гидролизуется при физиологических температурах и pH с образованием октакальцийфосфата в качестве промежуточного продукта, а затем поверхностного апатита. [ необходима цитата ]

Метод минерализации

ACP не имеет дальнего периодического атомного порядка кристаллических фосфатов кальция. Картина рентгеновской дифракции широкая и размытая с максимумом при , и никаких других отличительных особенностей по сравнению с хорошо кристаллизованным гидроксиапатитом. Под электронным микроскопом его морфологическая форма показана как небольшие сфероидальные частицы в масштабе десятых долей нанометра. В водной среде ACP легко трансформируется в кристаллические фазы, такие как октакальцийфосфат и апатит, из-за роста микрокристаллитов. Было показано, что ACP обладает лучшей остеопроводимостью и биоразлагаемостью, чем трикальцийфосфат и гидроксиапатит in vivo. [12]

Более того, он может повышать активность щелочной фосфатазы мезобластов , усиливать пролиферацию клеток и способствовать адгезии клеток. Уникальная роль ACP во время формирования минерализованных тканей делает его перспективным материалом-кандидатом для восстановления и регенерации тканей. ACP также может быть потенциальным реминерализующим агентом в стоматологических приложениях. Недавно разработанные биоактивные композиты, наполненные ACP, считаются эффективными антидеминерализующими/реминерализующими агентами для сохранения и восстановления зубных структур. [12]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Destainville, A.; Champion, E.; Bernache-Assollant, D.; Laborde, E. (апрель 2003 г.). «Синтез, характеристика и термическое поведение апатитового трикальцийфосфата». Materials Chemistry and Physics . 80 (1): 269–277. doi :10.1016/S0254-0584(02)00466-2.
  2. ^ Аль-Санабани, Дж.С.; Мадфа, А.А.; Аль-Санабани, ФА (2013). «Применение кальций-фосфатных материалов в стоматологии». Международный журнал биоматериалов . 2013 : 876132. doi : 10.1155/2013/876132 . ПМЦ 3710628 . ПМИД  23878541. 
  3. ^ Рей, К.; Комб, К.; Друэ, К.; Гроссин, Д. (2011). «Биоактивная керамика: физическая химия». Comprehensive Biomaterials . стр. 187–221. doi :10.1016/B978-0-08-055294-1.00178-1. ISBN 978-0-08-055294-1.
  4. ^ abcde Дорожкин, Сергей В. (декабрь 2010 г.). «Аморфные кальциевые (орто)фосфаты». Acta Biomaterialia . 6 (12): 4457–4475. doi :10.1016/j.actbio.2010.06.031. PMID  20609395.
  5. ^ Бабаи, Элхам; Чжоу, Хуан; Линь, Борен; Бхадури, Сарит Б. (август 2015 г.). «Влияние содержания этанола в среде осаждения на состав, структуру и реакционную способность фосфата магния и кальция». Materials Science and Engineering: C . 53 : 204–211. doi : 10.1016/j.msec.2015.04.011 . PMID  26042708.
  6. ^ Хани, Тикраят Бани; О'Коннелл, Энн С.; Дуэйн, Бретт (24 июня 2016 г.). «Продукты казеинового фосфопептида-аморфного фосфата кальция в профилактике кариеса». Стоматология на основе фактических данных . 17 (2): 46–47. doi : 10.1038/sj.ebd.6401168 . PMID  27339237.
  7. ^ ab Holt, Carl (июнь 2013 г.). «Развернутые фосфополипептиды позволяют мягким и твердым тканям сосуществовать в одном организме с относительной легкостью». Current Opinion in Structural Biology . 23 (3): 420–425. doi :10.1016/j.sbi.2013.02.010. PMID  23622834.
  8. ^ Холт, Карл; Сёренсен, Эсбен С.; Клегг, Роджер А. (2009). «Роль нанокластеров фосфата кальция в контроле кальцификации». Журнал FEBS . 276 (8): 2308–2323. doi : 10.1111/j.1742-4658.2009.06958.x . ISSN  1742-464X. PMID  19292864.
  9. ^ Канзаки, Норико; Требу, Габен; Онума, Казуо; Цуцуми, Садао; Ито, Ацуо (ноябрь 2001 г.). «Кластеры фосфата кальция». Биоматериалы . 22 (21): 2921–2929. doi :10.1016/s0142-9612(01)00039-4. PMID  11561898.
  10. ^ Свифт, Майкл; Фишер, Мэтью; ван де Валле, Крис (2018). «Молекулы Познера: от атомной структуры до ядерных спинов». Nature . 20 (18): 12373–12380. arXiv : 1711.05899 . Bibcode :2018PCCP...2012373S. doi :10.1039/C7CP07720C. PMID  29379925. S2CID  3212404.
  11. ^ Ван Хейвуд, Б. (2002). «Гиперчувствительность дентина: отбеливание и реставрационные соображения для успешного лечения». Международный стоматологический журнал . 52 (5): 376–384. doi : 10.1002/j.1875-595x.2002.tb00937.x . S2CID  72558772.
  12. ^ ab Чжао, Цзе; Лю, Юй; Сан, Вэй-бинь; Чжан, Хай (декабрь 2011 г.). «Аморфный фосфат кальция и его применение в стоматологии». Chemistry Central Journal . 5 (1): 40. doi : 10.1186/1752-153X-5-40 . PMC 3143077. PMID  21740535 . 

Внешние ссылки