Fosforečnan trivápenatý - Tricalcium phosphate

Fosforečnan trivápenatý
Ca3 (PO4) 2 z crystallography.jpg
Fosforečnan trivápenatý.svg
Jména
Název IUPAC
Bisfosforečnan trivápenatý
Ostatní jména
Kyselý fosforečnan vápenatý
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChEBI
ChemSpider
Informační karta ECHA100.028.946 Upravte to na Wikidata
UNII
Vlastnosti
Ca.3(PO4)2
Molární hmotnost310.18
VzhledBílý amorfní prášek
Hustota3,14 g / cm3
Bod táníZkapalňuje pod vysokým tlakem při 1670 K (1391 ° C)
0,002 g / 100 g
Termochemie
-4126 kcal / mol (α-forma)[1]
Farmakologie
A12AA01 (SZO)
Nebezpečí
NFPA 704 (ohnivý diamant)
Bod vzplanutíNehořlavé
Související sloučeniny
jiný anionty
Pyrofosforečnan vápenatý
jiný kationty
Trimagnesiumfosfát
Fosforečnan sodný
Fosforečnan draselný
Související sloučeniny
Monokalciumfosfát
Fosforečnan vápenatý
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
šekY ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Fosforečnan trivápenatý (někdy zkráceno TCP) je vápník sůl z kyselina fosforečná s chemický vzorec Ca.3(PO4)2. Je také známý jako trojsytný fosforečnan vápenatý a kostní fosforečnan vápenatý (BPL). Je to bílá pevná látka s nízkou rozpustností. Většina komerčních vzorků „fosforečnanu vápenatého“ je ve skutečnosti hydroxyapatit.[2]

Existuje jako tři krystalické polymorfy α, α 'a β. Stavy α a α 'jsou stabilní při vysokých teplotách.

Nomenklatura

Hlavní článek: Fosforečnan vápenatý

Fosforečnan vápenatý se týká mnoha materiálů sestávajících z iontů vápníku (Ca2+) dohromady s ortofosforečnany (PO43−), metafosfáty nebo pyrofosfáty (Str2Ó74−) a občas oxid a hydroxid ionty. Zejména běžný minerál apatit má vzorec Ca5(PO4)3X, kde X je F, Cl, ACH nebo směs; to je hydroxyapatit pokud je extra iontem hlavně hydroxid. Velká část „fosforečnanu vápenatého“ na trhu je ve skutečnosti v prášku hydroxyapatit.

Příprava

Fosforečnan vápenatý se komerčně vyrábí zpracováním hydroxyapatit s kyselina fosforečná a hašené vápno.[2]

Nelze jej vysrážet přímo z vodného roztoku. Typicky se používají reakce s dvojitým rozkladem, zahrnující rozpustné fosforečnanové a vápenaté soli, např. (NH4)2HPO4 + Ca (č3)2.[3] se provádí za pečlivě kontrolovaných podmínek pH. Sraženinou bude buď „amorfní fosforečnan vápenatý“, ATCP, nebo hydroxyapatit s nedostatkem vápníku, CDHA, Ca9(HPO4) (PO4)5(OH), (poznámka CDHA se někdy nazývá apatitový trifosforečnan vápenatý).[3][4][5] Krystalický fosforečnan vápenatý lze získat kalcinací sraženiny. β-Ca3(PO4)2 Obecně se tvoří, k výrobě α-Ca jsou zapotřebí vyšší teploty3(PO4)2.

Alternativou k mokrému postupu je zahřívání směsi pyrofosforečnanu vápenatého a uhličitanu vápenatého:[4]

CaCO3 + Ca2P2Ó7 → Ca3(PO4)2 + CO2

Struktura β-, α- a α'- Ca3(PO4)2 polymorfy

Fosforečnan vápenatý má tři uznávané polymorfy, kosodélníkovou β-formu (zobrazenou výše) a dvě vysokoteplotní formy, monoklinickou α- a hexagonální α'-. P-trikalciumfosfát má krystalografickou hustotu 3,066 g cm−3 zatímco vysokoteplotní formy jsou méně husté, α-trikalciumfosfát má hustotu 2,866 g cm−3 a a'-trikalciumfosfát má hustotu 2,702 g cm−3 Všechny formy mají složité struktury sestávající z tetrahedrálních fosfátových center spojených kyslíkem s ionty vápníku.[6] Vysokoteplotní formy mají každý dva typy kolon, přičemž jedna obsahuje pouze ionty vápníku a druhá obsahuje vápník i fosfát.[7]

Mezi beta a alfa formami existují rozdíly v chemických a biologických vlastnostech, alfa forma je rozpustnější a biologicky odbouratelná. Obě formy jsou komerčně dostupné a jsou přítomny ve formulacích používaných v lékařství a zubech.[7]

Výskyt

Fosforečnan vápenatý je jedním z hlavních spalování výrobky z kost (vidět kostní popel ). Fosforečnan vápenatý se také běžně získává z anorganické zdroje, jako je minerální hornina.[8]Fosforečnan vápenatý se přirozeně vyskytuje v několika formách, včetně:

  • jako skála v Maroko, Izrael, Filipíny, Egypt, a Kola (Rusko ) a v menších množstvích v některých dalších zemích. Přírodní forma není zcela čistá a existují i ​​další složky, jako je písek a vápno, které mohou složení změnit. Ve smyslu P2Ó5, většina hornin fosforečnanu vápenatého má obsah 30% až 40% P2Ó5 na váhu.
  • v kostry a zuby obratlovců zvířata
  • v mléko.

Dvoufázový fosforečnan vápenatý, BCP

Dvoufázový fosforečnan vápenatý, BCP, byl původně uváděn jako fosforečnan vápenatý, ale rentgenové difrakční techniky ukázaly, že materiál byl důkladnou směsí dvou fází, hydroxyapatitu (HA) a β-trikalciumfosfátu.[9] Je to keramika.[10]Příprava zahrnuje slinování způsobující nevratný rozklad apatitů s nedostatkem vápníku[4] alternativně nazývané nestechiometrické apatity nebo bazický fosforečnan vápenatý,[11] příklad je:[12]

Ca.10 − δ(PO4)6 − δ(HPO4)δ(ACH)2 − δ → (1-δ) Ca10(PO4)6(ACH)2 + 3δCa3(PO4)2

β-TCP může obsahovat nečistoty, například pyrofosforečnan vápenatý, CaP2Ó7 a apatit. β-TCP je biologicky vstřebatelný. Biodegradace BCP zahrnuje rychlejší rozpouštění fáze β-TCP s následnou eliminací krystalů HA. β-TCP se nerozpouští v tělesných tekutinách při fyziologických úrovních pH, ​​rozpuštění vyžaduje buněčnou aktivitu produkující kyselé pH.[4]

Použití

Potravinářská přídatná látka

Fosforečnan vápenatý se používá v práškovém koření jako protispékavé činidlo, např. aby se zabránilo spékání kuchyňské soli. Fosforečnanům vápenatým bylo přiděleno evropské číslo přísady do potravin E341.

Výrobky pro zdraví a krásu

To je také nalezené v dětský zásyp a zubní pasta.[2]

Biomedicínské

Používá se také jako doplněk výživy[13] a vyskytuje se přirozeně v kráva mléko[Citace je zapotřebí ], ačkoli nejběžnější a nejhospodárnější formy doplňování jsou uhličitan vápenatý (které by se měly užívat s jídlem) a citrát vápenatý (které lze užívat bez jídla).[14] Tam je nějaká debata o různých biologická dostupnost různých vápenatých solí.

Může být použit jako náhrada tkáně pro opravu kostních vad, když autogenní kostní štěp není proveditelné nebo možné.[15][16][17] Může být použit samostatně nebo v kombinaci s a biologicky odbouratelný, vstřebatelný polymer jako kyselina polyglykolová.[18] Může být také kombinován s autologními materiály pro kostní štěp.[19][20]

Porézní beta-fosforečnan vápenatý se používá jako nosné systémy pro lokální dodávání léčiva do kostí.[21]

Přirozený výskyt

Tuit - přírodní analog orthofosforečnanu vápenatého (V) - je vzácnou složkou některých meteoritů. Jeho vznik souvisí s metamorfózou šoku.[22][23]

Reference

  1. ^ Zumdahl, Steven S. (2009). Chemické principy 6. vydání. Společnost Houghton Mifflin. p. A21. ISBN  978-0-618-94690-7.
  2. ^ A b C Klaus Schrödter; Gerhard Bettermann; Thomas Staffel; Friedrich Wahl; Thomas Klein; Thomas Hofmann (2012). "Kyselina fosforečná a fosfáty". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002 / 14356007.a19_465.pub3.
  3. ^ A b Destainville, A., Champion, E., Bernache-Assollant, D., Laborde, E. (2003). "Syntéza, charakterizace a tepelné chování apatitového fosforečnanu vápenatého". Chemie materiálů a fyzika. 80 (1): 269–277. doi:10.1016 / S0254-0584 (02) 00466-2.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
  4. ^ A b C d Rey, C .; Combes, C .; Drouet, C .; Grossin, D. (2011). „1.111 - Bioaktivní keramika: fyzikální chemie“. V Ducheyne, Paul (ed.). Komplexní biomateriály. 1. Elsevier. 187–281. doi:10.1016 / B978-0-08-055294-1.00178-1. ISBN  978-0-08-055294-1.
  5. ^ Dorozhkin, Sergey V. (prosinec 2012). "Amorfní fosforečnany vápenaté (ortho)". Acta Biomaterialia. 6 (12): 4457–4475. doi:10.1016 / j.actbio.2010.06.031. PMID  20609395.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
  6. ^ Yashima, M .; Sakai, A .; Kamiyama, T .; Hoshikawa, A. (2003). „Analýza krystalové struktury beta-trikalciumfosfátu Ca3(PO4)2 neutronovou práškovou difrakcí “. RNAl chemie pevných látek. 175 (2): 272 – p277. doi:10.1016 / S0022-4596 (03) 00279-2.
  7. ^ A b Carrodeguas, R.G .; De Aza, S. (2011). „Fosforečnan α-trivápenatý: Syntéza, vlastnosti a biomedicínské aplikace“. Acta Biomaterialia. 7 (10): 3536–3546. doi:10.1016 / j.actbio.2011.06.019. PMID  21712105.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
  8. ^ Yacoubou, Jeanne, MS. Průvodce vegetariánským deníkem k potravinovým přísadám "Průvodce složkami potravin". The Vegetarian Resource Group, n.d. Web. 14. září 2012.
  9. ^ Daculsi, G .; Legeros, R. (2008). „17 - Dvoufázová keramika fosforečnan vápenatý / hydroxyapatit“. V Kokubo, Tadashi (ed.). Biokeramika a jejich klinické aplikace. Woodhead Publishing. 395–423. doi:10.1533/9781845694227.2.395. ISBN  978-1-84569-204-9.
  10. ^ Salinas, Antonio J .; Vallet-Regi, Maria (2013). „Bioaktivní keramika: od kostních štěpů po tkáňové inženýrství“. RSC zálohy. 3 (28): 11116–11131. doi:10.1039 / C3RA00166K.
  11. ^ Elliott, J. C. (1994). "3 - Hydroxyapatit a nestechiometrické apatity". Studium v ​​anorganické chemii. 18. Elsevier. 111–189. doi:10.1016 / B978-0-444-81582-8.50008-0. ISBN  9780444815828.
  12. ^ Vallet-Regí, M.; Rodríguez-Lorenzo, L.M. (listopad 1997). "Syntéza a charakterizace apatitu s nedostatkem vápníku". Ionika v pevné fázi. 101–103, část 2: 1279–1285. doi:10.1016 / S0167-2738 (97) 00213-0.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
  13. ^ Bonjour JP, Carrie AL, Ferrari S, Clavien H, Slosman D, Theintz G, Rizzoli R (březen 1997). „Potraviny obohacené vápníkem a růst kostní hmoty u prepubertálních dívek: randomizovaná, dvojitě zaslepená, placebem kontrolovaná studie“. J. Clin. Investovat. 99 (6): 1287–94. doi:10.1172 / JCI119287. PMC  507944. PMID  9077538.
  14. ^ Straub DA (červen 2007). „Suplementace vápníku v klinické praxi: přehled forem, dávek a indikací“. Nutr Clin Pract. 22 (3): 286–96. doi:10.1177/0115426507022003286. PMID  17507729.
  15. ^ Paderni S, Terzi S, Amendola L (září 2009). "Léčba závažných kostních vad pomocí osteokonduktivní náhražky kostí". Musculoskelet Surg. 93 (2): 89–96. doi:10.1007 / s12306-009-0028-0. PMID  19711008. S2CID  33413039.
  16. ^ Moore DC, Chapman MW, Manske D (1987). "Hodnocení dvoufázové keramiky fosforečnanu vápenatého pro použití při roubování defektů diafýzy s dlouhými kostmi". Journal of Orthopedic Research. 5 (3): 356–65. doi:10.1002 / jor.1100050307. PMID  3040949.
  17. ^ Lange TA, Zerwekh JE, Peek RD, Mooney V, Harrison BH (1986). "Granulovaný fosforečnan vápenatý ve velkých spongiózních defektech". Annals of Clinical and Laboratory Science. 16 (6): 467–72. PMID  3541772.
  18. ^ Cao H, Kuboyama N (září 2009). „Biologicky odbouratelné porézní složené lešení PGA / beta-TCP pro inženýrství kostní tkáně“. Kost. 46 (2): 386–95. doi:10.1016 / j.bone.2009.09.031. PMID  19800045.
  19. ^ Erbe EM, Marx JG, Clineff TD, Bellincampi LD (říjen 2001). „Potenciál ultraporézního syntetického spongiózního plniva pro kostní dírku a aspirátu kostní dřeně beta-trikalciumfosfát“. European Spine Journal. 10 Suppl 2: S141–6. doi:10,1007 / s005860100287. PMC  3611552. PMID  11716011.
  20. ^ Bansal S, Chauhan V, Sharma S, Maheshwari R, Juyal A, Raghuvanshi S (červenec 2009). „Hodnocení hydroxyapatitu a beta-trikalciumfosfátu smíchaného s aspirátem kostní dřeně jako náhradou kostního štěpu pro posterolaterální fúzi páteře“. Indian Journal of Orthopedics. 43 (3): 234–9. doi:10.4103/0019-5413.49387. PMC  2762171. PMID  19838344.
  21. ^ Kundu, B; Lemos A; Soundrapandian C; Sen PS; Datta S; Ferreira JMF; Basu D (2010). „Vývoj porézních HAp a β-TCP skeletů konsolidací škrobu metodou pěnění a systémem dodávání léčiv na bázi dvouvrstevného lešení na bázi léčiva a chitosanu“. J. Mater. Sci. Mater. Med. 21 (11): 2955–69. doi: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