Hidroksiapatitas.

Hidroksiapatitas – Ca5[OH|(PO4)3]; gamtoje (fosfatinėse uolienose) aptinkamas mineralas. Grynas hidroksiapatitas yra balti milteliai, netirpūs vandenyje ar vandeniniuose tirpaluose. Organizme tai yra pagrindinis kaulų (sudaro apie 50 proc. kaulų masės), kremzlės, dantų mineralinis komponentas.

Kaule yra apie 19-26% kalcio, 9-12% fosforo, 2-4% karbonatų, 0,2-0,3% magnio, apie ketvirtadalį organizme esančio natrio, nedidelė dalis kalio, stroncio, geležies, vario, fluoro bei kitų mikroelementų. Kaule mineralinės medžiagos dažniausiai yra kalcio druskų pavidalu. Dalis jų yra amorfinio kalcio fosfato, kita dalis – hidroksiapatito Ca10(PO4)6(OH)2 pavidalu.

Suaugusio organizmo kauluose vyrauja kristalinis hidroksiapatitas. Apatito kristalai kauliniame audinyje gana nedideli: apie 5 nm pločio ir 50-60 nm ilgio. Jie išsidėsto lygiagrečiai kolageno skaiduloms. Vienuose hidroksiapatito kristaluose hidroksilo grupės pakeistos karbonatu (karbonatapatitas), fluoru (fluorapatitas), o kitos fosfato grupės pakeistos sulfatais ir jonais. Į hidroksiapatitų kristalines gardeles gali patekti ir sunkiųjų metalų – švino, radžio, urano – jonai.

amorfinis Ca3(PO4)2 sudaro labilias kalcio (Ca2+) ir fosfato (PO43-) jonų atsargas. Didelė kalcio jonų dalis nuolat atsinaujina. Per parą netenkama ir su maistu vėl gaunama apie 800 mg kalcio ir apie 1200 mg fosforo, t. y. pusantro karto daugiau negu kalcio. Mažai tirpių druskų, tokių kaip kalcio fostatas, tirpumas yra svarbus kaulų mineralizacijos ir demineralizacijos procesams. Nors, kalcio ir fosfato koncentracija gali kisti, susidarant kompleksiniams junginiams su baltymais, aminorūgštimis ir kitais junginiais, atsirandančiais metabolizmo metu.

Kaulas yra labilios ne tik kalcio ir fosfato, bet ir natrio jonų atsargos organizme. Manoma, kad jie adsorbuojami ant apatito kristalų paviršiaus. Kai kraujo pH mažėja (acidozės atveju), Na+ jonai pasišalina iš kaulo, kai padidėja pH (alkalozės atveju) arba daugiau gaunama natrio su maistu, jis kaupiasi kauluose.

Taigi, hidroksiapatitas yra svarbiausias kaulų ir dantų kietųjų audinių mineralas. Apatitai sudaro stabilias jonų gardeles, kurių lydymosi temperatūra – daugiau nei 1600°C. Jose jonus jungia elektrostatiniai ryšiai. Ryšio stiprumas priklauso nuo jonų krūvio ir atstumo tarp jų. Kiekvienas katijonas stengiasi, kad jį suptų kuo daugiau anijonų, o anijonai traukia katijonus. Fosfato jonas (PO43–), lyginant su kalcio (Ca2+) ir hidroksilo (OH–) jonais, yra didžiausias. Susidarant hidroksiapatitui, jo struktūroje vyrauja fosfato jonai. Tarpus tarp fosfato jonų užpildo kalcio arba hidroksilo jonai.

Organizmo kietųjų audinių (kaulų, dantų) apatitai skiriasi nuo grynojo (sintetinio) hidroksiapatito struktūros, pvz.,  molinis Ca ir P santykis kietuose audiniuose yra 1,5-1,7, o sintetiniame hidroksiapatite – 1,667; kietųjų audinių apatitas, be kalcio, fosfato, hidroksilo jonų, turi papildomų jonų: fluorido (F–), karbonato (CO32-), natrio (Na+), daugelį mikroelementų, nedidelį kiekį vandens; apatito kristalo gardelėse, be papildomų jonų ir mikroelementų, yra ir ,,tuščių vietų”; apatito kristalas, turėdamas didelį paviršių, gali prisijungti papildomų jonų (Na+, K+) arba molekulių.

Tam tikruose kaulų hidroksiapatitų kristaluose hidroksilo grupes dažniausiai keičia karbonatas (karbonatapatitas), o dantų -fluoras (fluorapatitas). Danties emalio kristalai yra didžiausi, lyginant su dentino ir kaulų apatitų kristalais.

Hidroksiapatito kristalų kaip granulių taip pat gali būti granulėse mitochondrijose, mažuose kalcifikacijos centruose, kankorėžinėje liaukoje ir kt. Hidroksiapatitas yra naudojamas dantims protezuoti. Norint pagerinti ortopedijai naudojamų implantų integravimą į kaulinį audinį, daugelis jų yra padengiami hidroksiapatitu. (T. p. žr. term. apatitas.)