Hidroxiapatita

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Hidroxilapatito
Apatite-(CaOH)-178944.jpg
General
Categoría Minerales fosfatos
Clase 8.BN.05 ([[]])
Fórmula química Ca5(PO4)3(OH)
Propiedades físicas
Color Blanco, gris, amarillo, verde, violeta, púrpura, rojo o marrón
Raya Blanca
Lustre Vítreo
Transparencia Transparente a translúcido
Sistema cristalino Hexagonal, dipiramidal
Hábito cristalino Cristales prismáticos hexagonales
Fractura Concoidea
Dureza 5 (Mohs)
Tenacidad Quebradiza
Densidad 3,16 g/cm3
Solubilidad Soluble en HCl

El hidroxilapatito, también llamado hidroxiapatita o hidroxiapatito, y hasta hace algunos años también apatito-(CaOH), es un mineral y un material biológico formado por fosfato de calcio cristalino, de fórmula ideal Ca5(PO4)3(OH) .

El hidroxilapatito como mineral[editar]

El hidroxilapatito forma parte del grupo del apatito, junto con el fluorapatito y el clorapatito. También forman parte de este grupo otros minerales estructuralmente semejantes, pero que contienen otro anión en lugar del fosfato u otro catión en lugar del calcio[1]​. El nombre de hidroxilapatito procede del apatito, señalando la presencia de iones como el otro anión mayoritario acompañando al fosfato. Este anión puede estar substituido en parte por iones fluoruro, cloruro y carbonato. La substitución por iones carbonato da lugar a un mineral que se conoce como carbonato-hidroxilapatito, colofana o dahllita, y que actualmente no se considera una especie mineral independiente, dado que el contenido de ión carbonato es pequeño y el ión hidroxilo es siempre predominante[2]​. El término dahllita se ha utilizado también en la literatura mineralógica antigua para designar al apatito fibroso, sea cual sea su composición.

Propiedades físicas y químicas[editar]

El hidroxilapatito es bastante más raro que el fluorapatito, especialmente en forma de cristales. Los cristales tienen morfología de prismas hexagonales, generalmente cortos o tabulares, frecuentemente con gran desarrollo de las caras de pirámide. Los cristales pueden ser incoloros, blancos o de distintos tonos de verde. Suele aparecer como masas colomorfas poco compactas, de colores claros, a veces teñidas de rojo o marrón por óxidos de hierro o arcillas. También se encuentra como masas radiadas. Son muy frecuentes las substituciones del hidroxilo por carbonato y/o fluoruro.

Yacimientos[editar]

En forma de cristales definidos y de tamaño macroscópico, el hidroxilapatito es muy raro, encontrándose en pegmatitas y en yacimientos hidrotermales. La localidad más importante desde el punto de vista mineralógico es la mina Sapo, en Ferruginha, Conselheiro Pena, Minas Gerais (Brasil) donde abundan los cristales dipiramidales planos, de color verde intenso, sobre microclina[3]​. Cristales de tamaño grande, muy bien formados, pero blancos y opacos, se han encontrado en Oksøyekollen, Snarum (Noruega)[4]​.

El hidroxilapatito ha sido importante como abono, ya que es uno de los componentes del guano. También se utiliizaron como abono en el siglo XIX los huesos de los vertederos antiguos, incluyendo los de ciudades romanas de la zona de Castilla y león, en España, que se explotaron industrialmente para su venta a Francia e Inglaterra con el nombre de huesos de mina [5]

La hidroxiapatita como material biológico[editar]

La hidroxiapatita representa un depósito del 99 % del calcio corporal y 80 % del fósforo total. El hueso desmineralizado es conocido como osteoide. Constituye alrededor del 60-70 % del peso seco del tejido óseo, haciéndolo muy resistente a la compresión. El esmalte que cubre los dientes contiene el mineral hidroxiapatita, con las particularidades químicas de contener iones carbonato y menos iones calcio de los que correspondería a la composición ideal. Ese mineral, muy poco soluble, se disuelve en ácidos, porque tanto el PO43- como el OH- reaccionan con H+:Ca5(PO4)3(OH) + 6H+ ⇌ 5Ca2+ + 3H2PO4- + HO-

Las bacterias que causan el deterioro se unen a los dientes y producen ácido láctico a través del metabolismo del azúcar. El ácido láctico disminuye el pH en la superficie de los dientes a menos de 5. Cuando el pH es inferior a 5.5, la hidroxiapatita comienza a disolverse y ocurre el deterioro de los dientes. El ion fluoruro inhibe el deterioro de los dientes, formando Ca10(PO4)6F2, que es menos soluble y más resistente a los ácidos que la hidroxiapatita.

Se utiliza en biología, en técnicas de electroforesis, para diferenciar ADN de ARN y hélices de doble hebra (ds-DNA), de sencillas (ss-DNA). Dado que la hidroxiapatita retiene exclusivamente ADN bicatenario. También retiene hélices híbridas de ADN-ARN.

Usos de la hidroxiapatita[editar]

En odontología[editar]

El esmalte dental es una cubierta formada por hidroxiapatita que recubre las piezas dentales, el organismo humano no tiene la capacidad de regenerar esta estructura cuando sufre algún daño. Las soluciones disponibles actualmente para reparar el esmalte dental dejan mucho que desear por tratarse de sustancias artificiales poco resistentes y con frecuencia tóxicas.

Entre estos productos encontramos por ejemplo los composites o las amalgamas de plata. En respuesta a este problema se han llevado a cabo y se siguen realizando experimentos para lograr crear un esmalte dental artificial que sea químicamente idéntico al esmalte natural, con todos los beneficios que esto supondría.

En concreto en Japón, el científico Shigeki Hotsu y su equipo lograron crear un parche dental basado en hidroxiapatita. No hay duda de que el día que se logre aplicar este sistema de modo comercial supondrá un gran paso y permitirá realizar una reparación saludable y natural del esmalte dañado.

En prótesis[editar]

Este material, al estar formado por fosfato de calcio cristalino, forma parte de las biocerámicas, un tipo de material biocompatible, por lo cual proporciona una posible alternativa para la creación de prótesis formadas a partir de huesos ovinos procesados. Está solución será más barata que las prótesis de titanio, además de que en combinación con materiales metálicos proporcionan una solución para los implantes de ortopedia, como por ejemplo los tapones de cráneo.

La biocompatibilidad de la hidroxiapatita sintética ha sido sugerida no solo por su composición sino por los resultados obtenidos en su implantación in vivo, los cuales han demostrado ausencia de toxicidad local o sistémica, no provocando inflamación o respuesta a cuerpo extraño.

La hidroxiapatita sintética se puede preparar en las siguientes formas:[6]

  • Vía húmeda
  • Vía seca (reacción en estado sólido)
  • Hidrólisis
  • Proceso hidrotérmico
  • Proceso sol-gel
  • Síntesis sonoquímica

En oftalmología[editar]

La hidroxiapatita es utilizada en oftalmología como material en implantes orbitarios; en aquellos casos donde una persona sufre la pérdida total o parcial del globo ocular, en su lugar se puede colocar un implante ocular. La función de colocar estos implantes es la de rellenar el espacio dejado por la extracción del globo ocular y permitir un mejor movimiento de la prótesis ocular que se coloca posteriormente.

Este material ha permitido el desarrollo de implantes integrados de manera verdaderamente biológica, siendo su principal característica la porosidad que permite el crecimiento de tejidos por dentro del implante.

En 1989 en EE. UU. tras 5 años de pruebas en animales la FDA aprueba la hidroxiapatita como material para uso en implantes orbitarios, fue presentado por la compañía Integrated Orbital Implants (IOI) con el apoyo científico del doctor Arthur Perry.[cita requerida]

Yacimientos minerales[editar]

De amplia distribución mundial en minas de fosfatos, aparece como mineral secundario en zonas de alteración hidrotermal en vetas de pegmatitas. Se asocia comúnmente a los minerales talco y titanita.

Referencias[editar]

  1. «Apatite Group. Mindat». 
  2. Pasero, M., Kampf, A. R., Ferraris, C., Pekov, I. V., Rakovan, J. y White, T. J. (2010). «Nomenclature of the apatite supergroup minerals». European Journal of Mineralogy, 22, 163-179. 
  3. Menezes, Luis (2009). «Famous Mineral Localities: The Sapo Mine, Ferruginha District, Conselheiro Pena, Minas Gerais, Brazil.». The Mineralogical Record, 40, (4), 273-292. 
  4. Nordrum, F.S. Larsen, A.O. & Erambert, M. (2010). «Apatitt fra noen norske mineralforekomster». Norsk Bergverksmuseum Skrift, 43, 65-70. 
  5. Calvo Rebollar, Miguel (2015). Minerales y Minas de España. Fosfatos, Arseniatos y Vanadatos. Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas de Madrid. Fundación Gómez Pardo. p. 175-181. 
  6. J. M. VILLORA, P. CALLEJAS, M. F. BARBA; Instituto de C.S.I.C., 28500 Arganda del Rey, Madrid Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio. Vol. 41 Núm. 5 Septiembre-Octubre 2002 Consultado en 2011/07/29

Véase también[editar]

Enlaces externos[editar]