Трикальций фосфат - Tricalcium phosphate

Трикальций фосфат
Ca3 (PO4) 2 из crystallography.jpg
Трикальций фосфат.svg
Имена
Название ИЮПАК
Трикальций бис (фосфат)
Другие имена
Трехосновный фосфат кальция
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.028.946 Отредактируйте это в Викиданных
UNII
Характеристики
Ca3(PO4)2
Молярная масса310.18
ВнешностьБелый аморфный порошок
Плотность3,14 г / см3
Температура плавленияРазжижается под высоким давлением при 1670 К (1391 ° C)
0,002 г / 100 г
Термохимия
-4126 ккал / моль (α-форма)[1]
Фармакология
A12AA01 (ВОЗ)
Опасности
NFPA 704 (огненный алмаз)
точка возгоранияНегорючий
Родственные соединения
Другой анионы
Пирофосфат кальция
Другой катионы
Тримагнийфосфат
Тринатрийфосфат
Фосфат калия
Родственные соединения
Монокальций фосфат
Дикальция фосфат
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Трикальций фосфат (иногда сокращенно TCP) это кальций соль из фосфорная кислота с химическая формула Ca3(PO4)2. Он также известен как трехосновной фосфат кальция и костный фосфат извести (BPL). Это белое твердое вещество с низкой растворимостью. Большинство коммерческих образцов «трикальцийфосфата» действительно гидроксиапатит.[2]

Он существует в виде трех кристаллических полиморфов α, α 'и β. Состояния α и α 'стабильны при высоких температурах.

Номенклатура

Основная статья: Фосфат кальция

Фосфат кальция относится к многочисленным материалам, состоящим из ионов кальция (Ca2+) вместе с ортофосфаты (PO43−), метафосфаты или же пирофосфаты (П2О74−) и иногда оксид и гидроксид ионы. Особенно обычный минерал апатит имеет формулу Ca5(PO4)3Икс, куда Икс является F, Cl, ОЙ, или смесь; это гидроксиапатит если дополнительный ион представляет собой в основном гидроксид. Большая часть «трикальцийфосфата» на рынке на самом деле порошкообразная. гидроксиапатит.

Подготовка

Фосфат трикальция производится в промышленных масштабах путем обработки гидроксиапатит с фосфорная кислота и гашеная известь.[2]

Его нельзя осаждать непосредственно из водного раствора. Обычно используются реакции двойного разложения с участием растворимого фосфата и солей кальция, например (NH4)2HPO4 + Ca (НЕТ3)2.[3] выполняется в условиях тщательно контролируемого pH. Осадок будет либо «аморфным трикальцийфосфатом», ATCP, либо гидроксиапатитом с дефицитом кальция, CDHA, Ca9(HPO4) (PO4)5(ОН) (обратите внимание, что CDHA иногда называют апатитовым трифосфатом кальция).[3][4][5] Кристаллический трикальцийфосфат можно получить прокаливанием осадка. β-Ca3(PO4)2 обычно образуется, более высокие температуры требуются для получения α-Ca3(PO4)2.

Альтернатива влажной процедуре предполагает нагревание смеси пирофосфата кальция и карбоната кальция:[4]

CaCO3 + Ca2п2О7 → Ca3(PO4)2 + CO2

Структура β-, α- и α'- Ca3(PO4)2 полиморфы

Фосфат трикальция имеет три признанных полиморфа, ромбоэдрическую β-форму (показанную выше) и две высокотемпературные формы, моноклинную α- и гексагональную α'-. β-трикальцийфосфат имеет кристаллографическую плотность 3,066 г / см3.−3 в то время как высокотемпературные формы менее плотные, α-трикальцийфосфат имеет плотность 2,866 г / см3.−3 а α'-трикальцийфосфат имеет плотность 2,702 г / см3.−3 Все формы имеют сложную структуру, состоящую из тетраэдрических фосфатных центров, связанных через кислород с ионами кальция.[6] Каждая высокотемпературная форма имеет два типа колонок, одна из которых содержит только ионы кальция, а другая - кальций и фосфат.[7]

Между бета- и альфа-формами существуют различия в химических и биологических свойствах, альфа-форма более растворима и биоразлагаема. Обе формы коммерчески доступны и присутствуют в составах, используемых в медицине и стоматологии.[7]

Вхождение

Фосфат кальция является одним из основных горение продукты кость (видеть костная зола ). Фосфат кальция также обычно получают из неорганический источники, такие как минеральная порода.[8]Фосфат трикальция встречается в природе в нескольких формах, в том числе:

  • как камень в Марокко, Израиль, Филиппины, Египет, и Кола (Россия ) и в меньших количествах в некоторых других странах. Естественная форма не является полностью чистой, и есть некоторые другие компоненты, такие как песок и известь, которые могут изменить состав. По P2О5, большинство кальций-фосфатных пород содержат от 30% до 40% P2О5 по весу.
  • в скелетах и ​​зубах позвоночное животное животные
  • в молоко.

Двухфазный трикальцийфосфат, BCP

Двухфазный трикальцийфосфат, BCP, первоначально описывался как трикальцийфосфат, но методы рентгеновской дифракции показали, что материал представляет собой однородную смесь двух фаз, гидроксиапатита (HA) и β-трикальцийфосфата.[9] Это керамика.[10]Подготовка включает спекание, вызывающее необратимое разложение апатитов с дефицитом кальция.[4] альтернативно называемые нестехиометрическими апатитами или основным фосфатом кальция,[11] пример:[12]

Ca10 − δ(PO4)6 − δ(HPO4)δ(ОЙ)2 − δ → (1-δ) Са10(PO4)6(ОЙ)2 + 3δCa3(PO4)2

β-TCP может содержать примеси, например пирофосфат кальция, CaP2О7 и апатит. β-TCP является биорезорбируемым. Биоразложение BCP включает более быстрое растворение фазы β-TCP с последующим удалением кристаллов HA. β-TCP не растворяется в жидкостях организма при физиологических уровнях pH, для растворения требуется активность клеток, производящая кислый pH.[4]

Использует

Пищевая добавка

Фосфат трикальция используется в порошкообразных специях как агент против слеживания, например чтобы поваренная соль не слеживалась. Фосфатам кальция присвоен европейский номер пищевой добавки. E341.

Товары для здоровья и красоты

Он также встречается в детская присыпка и зубная паста.[2]

Биомедицинские

Он также используется как пищевая добавка[13] и встречается естественным образом в корова молоко[нужна цитата ], хотя наиболее распространенными и экономичными формами добавок являются карбонат кальция (которые следует принимать во время еды) и цитрат кальция (который можно принимать без еды).[14] Есть некоторые споры о различных биодоступность различных солей кальция.

Его можно использовать в качестве замены ткани для восстановления костных дефектов при автогенный костный трансплантат неосуществимо или невозможно.[15][16][17] Его можно использовать отдельно или в сочетании с биоразлагаемый, рассасывающийся полимер Такие как полигликолевая кислота.[18] Его также можно комбинировать с аутологичными материалами для костного трансплантата.[19][20]

Пористые каркасы из бета-трикальцийфосфата используются в качестве систем-носителей лекарств для локальной доставки лекарств в кости.[21]

Естественное явление

Туит - природный аналог трикальцийортофосфата (V) - является редким компонентом некоторых метеоритов. Его образование связано с ударным метаморфизмом.[22][23]

Рекомендации

  1. ^ Зумдал, Стивен С. (2009). Химические принципы 6-е изд.. Компания Houghton Mifflin. п. A21. ISBN  978-0-618-94690-7.
  2. ^ а б c Клаус Шредтер; Герхард Беттерманн; Томас Стаффель; Фридрих Валь; Томас Кляйн; Томас Хофманн (2012). «Фосфорная кислота и фосфаты». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Вайнхайм: Wiley-VCH. Дои:10.1002 / 14356007.a19_465.pub3.
  3. ^ а б Дестенвиль А., Чемпион Э., Бернаш-Ассоллант Д., Лаборд Э. (2003). «Синтез, характеристика и термическое поведение апатитового трикальцийфосфата». Химия и физика материалов. 80 (1): 269–277. Дои:10.1016 / S0254-0584 (02) 00466-2.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  4. ^ а б c d Rey, C .; Гребни, Ц .; Drouet, C .; Гроссин Д. (2011). «1.111 - Биоактивная керамика: физическая химия». В Ducheyne, Пол (ред.). Комплексные биоматериалы. 1. Эльзевир. С. 187–281. Дои:10.1016 / B978-0-08-055294-1.00178-1. ISBN  978-0-08-055294-1.
  5. ^ Дорожкин, Сергей В. (декабрь 2012 г.). «Аморфные (орто) фосфаты кальция». Acta Biomaterialia. 6 (12): 4457–4475. Дои:10.1016 / j.actbio.2010.06.031. PMID  20609395.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  6. ^ Яшима, М .; Sakai, A .; Kamiyama, T .; Хошикава А. (2003). «Анализ кристаллической структуры бета-трикальцийфосфата Ca3(PO4)2 методом нейтронной порошковой дифракции ». РНК1 химии твердого тела. 175 (2): 272 – p277. Дои:10.1016 / S0022-4596 (03) 00279-2.
  7. ^ а б Carrodeguas, R.G .; Де Аза, С. (2011). «α-Трикальцийфосфат: синтез, свойства и биомедицинские применения». Acta Biomaterialia. 7 (10): 3536–3546. Дои:10.1016 / j.actbio.2011.06.019. PMID  21712105.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  8. ^ Якубов, Жанна, MS. Руководство вегетарианского журнала по пищевым ингредиентам «Путеводитель по пищевым ингредиентам». The Vegetarian Resource Group, n.d. Интернет. 14 сентября 2012 г.
  9. ^ Daculsi, G .; Легерос, Р. (2008). «17 - Двухфазная керамика трикальцийфосфат / гидроксиапатит». В Кокубо, Тадаши (ред.). Биокерамика и ее клиническое применение. Издательство Вудхед. С. 395–423. Дои:10.1533/9781845694227.2.395. ISBN  978-1-84569-204-9.
  10. ^ Салинас, Антонио Дж .; Валле-Реджи, Мария (2013). «Биоактивная керамика: от костных трансплантатов до тканевой инженерии». RSC Advances. 3 (28): 11116–11131. Дои:10.1039 / C3RA00166K.
  11. ^ Эллиотт, Дж. К. (1994). «3 - Гидроксиапатит и нестехиометрические апатиты». Исследования по неорганической химии. 18. Эльзевир. С. 111–189. Дои:10.1016 / B978-0-444-81582-8.50008-0. ISBN  9780444815828.
  12. ^ Валлет-Реджи, М.; Родригес-Лоренцо, Л.М. (ноябрь 1997 г.). «Синтез и характеристика кальциево-дефицитного апатита». Ионика твердого тела. 101–103, Часть 2: 1279–1285. Дои:10.1016 / S0167-2738 (97) 00213-0.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  13. ^ Bonjour JP, Кэрри А.Л., Ferrari S, Клавьен Х., Слосман Д., Тейнц Г., Риццоли Р. (март 1997 г.). «Продукты, обогащенные кальцием, и рост костной массы у девочек препубертатного возраста: рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое исследование». J. Clin. Вкладывать деньги. 99 (6): 1287–94. Дои:10.1172 / JCI119287. ЧВК  507944. PMID  9077538.
  14. ^ Штрауб Д.А. (июнь 2007 г.). «Добавки кальция в клинической практике: обзор форм, доз и показаний». Нутр Клин Практ. 22 (3): 286–96. Дои:10.1177/0115426507022003286. PMID  17507729.
  15. ^ Падерни С., Терци С., Амендола Л. (сентябрь 2009 г.). «Лечение крупных костных дефектов остеокондуктивным заменителем кости». Скелетно-мышечная хирургия. 93 (2): 89–96. Дои:10.1007 / s12306-009-0028-0. PMID  19711008. S2CID  33413039.
  16. ^ Мур, округ Колумбия, Чепмен М.В., Манске Д. (1987). «Оценка двухфазной кальций-фосфатной керамики для использования при трансплантации диафизарных дефектов длинных костей». Журнал ортопедических исследований. 5 (3): 356–65. Дои:10.1002 / jor.1100050307. PMID  3040949.
  17. ^ Ланге Т.А., Зервек Дж. Э., Пик Р. Д., Муни В., Харрисон Б. Х. (1986). «Гранулированный трикальцийфосфат в больших дефектах губчатого вещества». Анналы клинической и лабораторной науки. 16 (6): 467–72. PMID  3541772.
  18. ^ Цао Х., Кубояма Н. (сентябрь 2009 г.). «Биоразлагаемый пористый композитный каркас из PGA / beta-TCP для инженерии костной ткани». Кость. 46 (2): 386–95. Дои:10.1016 / j.bone.2009.09.031. PMID  19800045.
  19. ^ Эрбе Э.М., Маркс Дж. Г., Клинефф Т. Д., Беллинкампи Л. Д. (октябрь 2001 г.). «Возможности сверхпористого бета-трикальцийфосфата синтетического губчатого наполнителя костных пустот и композитного трансплантата аспирата костного мозга». Европейский журнал позвоночника. 10 Приложение 2: S141–6. Дои:10.1007 / s005860100287. ЧВК  3611552. PMID  11716011.
  20. ^ Бансал С., Чаухан В., Шарма С., Махешвари Р., Джуял А., Рагхуванши С. (июль 2009 г.). «Оценка гидроксиапатита и бета-трикальцийфосфата, смешанного с аспиратом костного мозга в качестве заменителя костного трансплантата для заднебокового спондилодеза». Индийский журнал ортопедии. 43 (3): 234–9. Дои:10.4103/0019-5413.49387. ЧВК  2762171. PMID  19838344.
  21. ^ Кунду, Б; Lemos A; Soundrapandian C; Сен PS; Datta S; Феррейра JMF; Басу Д. (2010). «Разработка пористых каркасов HAp и β-TCP путем консолидации крахмала с помощью метода вспенивания и системы доставки лекарств на основе двухслойного каркаса лекарство-хитозан». J. Mater. Sci. Mater. Med. 21 (11): 2955–69. Дои:10.1007 / s10856-010-4127-0. PMID  20644982. S2CID  6483779.
  22. ^ https://www.mindat.org/min-25637.html
  23. ^ https://www.ima-mineralogy.org/Minlist.htm