Apatit: fosfatni mineral v zobeh in kosteh

Apatit je skupina fosfatnih mineralov z visoko koncentracijo OH-, F-, Cl- oziroma ionov v kristalu.

Struktura in osnovne lastnosti

Apatiti tvorijo serijo z osnovno kemijsko sestavo, ki jo pogosto zapišemo kot Ca5(PO4)3(OH) oziroma v enotski celici kot Ca10(PO4)6(OH)2. V kristalu se lahko OH- skupine delno ali popolnoma nadomestijo z F- ali Cl-, kar daje hidroksiapatit, fluorapatit in klorapatit. Kristalna struktura je hexagonalna (tipično prostorna skupina P63/m), barve apatita pa so zelo različne zaradi ionskih substitucij: zelenkasta, modra, rumena, vijolična ali brezbarvna.

Apatitova trdota je okoli 5 po Mohsovi lestvici, kar ga uvršča med srednje trde minerale. V naravi ga najdemo tako kot posamezne kristale kot v velikih usedlinah fosfatnih rud (pomemben rudni vir fosforja).

Vloga v bioloških sistemih

Apatit je značilen za biološke sisteme. Je eden od redkih mineralov, ki jih proizvajajo in uporabljajo biološki mikrookoljski sistemi. Njegova trdota in kemične lastnosti so posebej pomembne za trdne biološke tkiva. Hidroksiapatit je glavna sestavina zobne sklenine in kostnega minerala.

Večina kostnega materiala ni čisti, popolnoma kristaliničen hidroksiapatit, temveč gre za razmeroma redko, finokrystallno in pogosto karbonatno substituirano obliko apatita. V kosteh in dentinu je večina OH-skupin pogosto odsotna ali zamenjana z drugimi anioni (npr. karbonatnimi skupinami), kar poveča topnost in biološko aktivnost minerala. Ta "biološki apatit" je bolj amorfen in dinamičen, zato lahko pri rasti, popravljanju in mineralizaciji kostnih in zobnih tkiv pride do hitre izmenjave mineralov.

Fluor in zaščita zob

Fluorapatit (ali fluoroapatit) je bolj odporen na kislinske napade kot hidroksiapatit. Sredi 20. stoletja so ugotovili, da je v skupnostih, katerih voda naravno vsebuje fluor, nižja stopnja zobnega kariesa. Fluorirana voda omogoča, da se v zobeh fluoridni ioni izmenjujejo s hidroksilnimi skupinami v apatitu, kar zmanjša topnost sklenine v kislih pogojih in poenostavi proces remineralizacije.

Podobno tudi zobna pasta pogosto vsebuje vir fluoridnih anionov (npr. natrijev fluorid, natrijev monofluorofosfat). Uporaba fluoridnih past, profesionalnih lakov in v nekaterih območjih tudi fluoriranje pitne vode so ukrepi za preprečevanje kariesa. Vendar pa ima prekomeren vnos fluora lahko neželene učinke: dentalna fluoroz a (pri otrok, ki zaužijejo preveč fluora med formacijo zob) in v hudih primerih skeletna fluoroz a.

Kemično vedenje in karies

Kemično se apatit v kislem okolju raztaplja, ker kislina reagira s fosfatnimi skupinami in sprošča kalcijeve in fosfatne ione. To je osnova procesa demineralizacije, ki vodi do zobnega kariesa. Saliva, ki vsebuje kalcij, fosfat in beljakovine, ter fluoridni ioni pripomorejo k remineralizaciji in obnovi poškodovanih delov sklenine.

Raba in pomen apatita

• Industrija: Apatit (fosfatna ruda) je glavni vir fosforja za proizvodnjo gnojil in industrijske fosforne kisline.
• Biomedicina: Sintetični hidroksiapatit se uporablja za prevleke ortopedskih vsadkov, kot material za nadomestke kosti, v zobozdravstvu za polnjenja in prevleke ter v napravah za končno obdelavo kosti in zob. Zaradi podobnosti z naravnim kostnim mineralom je zelo biokompatibilen.
• Gemologija: Nekatere lepo obarvane oblike apatita se uporabljajo kot drago kamenje (apatit kot drag kamen), čeprav je zaradi razmeroma majhne trdote in lomljivega zloma manj primeren za vsakodnevno nošenje.

Nega ustne votline in priporočila

Za ohranitev zob in kosti je pomembno uravnotežena prehrana (zadosten vnos kalcija in vitamina D), redno čiščenje zob s fluoridno pasto, uporaba ustne vode po priporočilu stomatologa in omejevanje sladkorjev ter kislin v prehrani. Pri vprašanjih glede fluoridacije (pitna voda, dodatki) se je smiselno posvetovati z zobozdravnikom ali epidemiologom, saj lokalna priporočila temeljijo na ravni rizika in koristi za prebivalstvo.

Čeprav je apatit ključnega pomena za življenje in industrijo, je treba upoštevati tudi okoljske in zdravstvene vidike rabe fosfatnih rud in fluoridov ter preprečevati prekomerno izpostavljenost, medtem ko izkoriščamo koristi za zdravje zob in rast rastlin.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je apatit?

V: Kakšna je značilnost apatita v povezavi z biološkimi sistemi?

V: Kakšna je trdota apatita po Mohsovi lestvici?

V: Kaj je hidroksiapatit?

V: Katera je redka oblika apatita, ki jo najdemo v večini kostnega materiala?

V: Kaj je fluorapatit?

V: Kakšna je povezava med fluoridom in zobnim kariesom?

Išči po črki