Аморфный фосфат кальция

Аморфный фосфат кальция ( АКФ ) представляет собой стекловидное твердое вещество, образующееся в результате химического разложения смеси растворенного фосфата и солей кальция (например, (NH ₄ ) ₂ HPO ₄ + Ca(NO ₃ ) ₂ ). Полученная аморфная смесь состоит в основном из кальция и фосфата, но также содержит различное количество воды, ионов водорода и гидроксида , в зависимости от условий синтеза. ^{[ 1 ]} Такие смеси еще называют кальций-фосфатным цементом . ^{[ 2 ]}

ACP обычно подразделяют на « аморфный трикальцийфосфат» (ATCP) или гидроксиапатит с дефицитом кальция (CDHA). CDHA иногда называют « апатитовым трифосфатом кальция». ^{[ 1 ]}^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} Аморфный фосфат кальция имеет состав Ca _x H _y (PO ₄ ) _z · n H ₂ O, где n находится между 3 и 4,5. CDHA имеет общую формулу Ca ₉ (HPO ₄ )(PO ₄ ) ₅ (OH). ^{[ 4 ]} При осаждении из умеренно пересыщенного и основного раствора соли магния образуется аморфный фосфат магния-кальция (АМФК), в котором магний включен в структуру АПФ. ^{[ 5 ]}

Коммерческим препаратом ACP является казеин-фосфопептид-аморфный фосфат кальция (CPP-ACP), полученный из коровьего молока . Он продается под различными торговыми марками, включая Recaldent и Tooth Mousse, предназначенный для нанесения непосредственно на зубы. Его клиническая польза не доказана. ^{[ 6 ]}

Биогенный АКП

Биогенный АЦП был обнаружен во внутреннем ухе эмбрионов акул, молоке млекопитающих и зубной эмали . Однако, хотя его однозначное присутствие в костях и зубах обсуждается, есть свидетельства того, что временные аморфные предшественники участвуют в развитии костей и зубов. ^{[ 4 ]} Считается, что ACP в бычьем молоке (CPP-ACP) включает нанокластеры фосфата кальция в оболочке казеиновых фосфопептидов . Типичная мицелла казеина радиусом 100 нм содержит около 10 000 молекул казеина и 800 нанокластеров АКП, каждый диаметром около 4,8 нм. Концентрация фосфата кальция в молоке выше, чем в сыворотке, но в нем редко образуются отложения нерастворимых фосфатов. ^{[ 7 ]} Считается, что развернутые фосфопептиды изолируют нанокластеры ACP. ^{[ 8 ]} и образуют стабильные комплексы в других биожидкостях, таких как моча и сыворотка крови , предотвращая отложение нерастворимых фосфатов кальция и кальцификацию мягких тканей. В лаборатории хранящиеся образцы составов искусственной крови, сыворотки, мочи и молока (которые имеют pH, близкий к природной жидкости) откладывают нерастворимые фосфаты. Добавление подходящих фосфопептидов предотвращает осаждение. ^{[ 7 ]}

Кластеры Познера

После исследования состава аморфных фосфатов кальция, осаждаемых в различных условиях, Познер и Беттс в середине 1970-х годов предположили, что структурной единицей АКП является нейтральный кластер Ca ₉ (PO ₄ ) ₆ . ^{[ 4 ]} Расчеты подтверждают описание кластера с центральным Ca ²⁺ ион в окружении шести фосфатов PO ₄³⁻ анионы, которые, в свою очередь, окружены еще восемью ионами кальция. ^{[ 9 ]} По оценкам, полученный кластер будет иметь диаметр около 950 пм (0,95 нм). Сейчас их обычно называют кластерами Познера . Считается, что осажденный ACP состоит из частиц, содержащих ряд кластеров Познера с водой в промежуточных пространствах. Хотя ACP, покрытый плазменным напылением, может содержать кластеры Познера, в нем не может быть воды. ^{[ 4 ]} Новые исследования выдвигают идею о том, что кластеры Познера действуют как нейронные кубиты, поскольку их запутанные ³¹P имеют большое время релаксации и находятся в _{симметрии S6} . Идея заключается в том, что молекулы Познера сливаются и выделяют ионы кальция, которые стимулируют нейроны. ^{[ 10 ]}

Использование при лечении зубов

Аморфный фосфат кальция в сочетании с казеиновым фосфопептидом использовался в качестве стоматологического средства для лечения начинающегося кариеса. ACP видит свое основное применение в качестве окклюзионного агента, который помогает снизить чувствительность. Исследования показали, что он образует реминерализованную фазу гидроксиапатита, соответствующую естественной эмали. ^{[ нужна ссылка ]} Кроме того, клинические исследования показали, что у пациентов, которые отбеливают зубы, после лечения снижается чувствительность. ^{[ 11 ]} Считается, что ACP гидролизуется при физиологических температурах и pH с образованием октакальцийфосфата в качестве промежуточного продукта, а затем поверхностного апатита. ^{[ нужна ссылка ]}

Метод минерализации

ACP не имеет дальнего периодического порядка атомов, свойственного кристаллическим фосфатам кальция. Рентгенограмма широкая и размытая с максимумом при $2\theta =25^{\circ }$ и никаких других отличий по сравнению с хорошо кристаллизованным гидроксиапатитом. Под электронной микроскопией его морфологическая форма проявляется в виде мелких сфероидальных частиц размером в десятые доли нанометра. В водных средах АКП легко трансформируется в кристаллические фазы, такие как октакальцийфосфат и апатит, за счет роста микрокристаллитов. Было продемонстрировано, что ACP обладает лучшей остеокондуктивностью и биоразлагаемостью, чем трикальцийфосфат и гидроксиапатит in vivo. ^{[ 12 ]}

Более того, он может увеличивать щелочной фосфатазы активность мезобластов , усиливать пролиферацию клеток и способствовать клеточной адгезии. Уникальная роль ACP в формировании минерализованных тканей делает его перспективным кандидатом для восстановления и регенерации тканей. ACP также может быть потенциальным реминерализующим агентом в стоматологии. Считается, что недавно разработанные биоактивные композиты с АЦП-наполнителем являются эффективными антидеминерализующими/реминерализирующими агентами для сохранения и восстановления структур зубов. ^{[ 12 ]}

См. также

Реминерализация зубов

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Дестейнвилл, А.; Чемпион, Э.; Бернаш-Ассоллан, Д.; Лаборд, Э. (апрель 2003 г.). «Синтез, характеристика и термическое поведение апатитового трикальцийфосфата». Химия и физика материалов . 80 (1): 269–277. дои : 10.1016/S0254-0584(02)00466-2 .
^ Аль-Санабани, Дж.С.; Мадфа, А.А.; Аль-Санабани, ФА (2013). «Применение кальций-фосфатных материалов в стоматологии» . Международный журнал биоматериалов . 2013 : 876132. doi : 10.1155/2013/876132 . ПМК 3710628 . ПМИД 23878541 .
^ Рей, К.; Комбс, К.; Друэ, К.; Гроссин, Д. (2011). «Биоактивная керамика: физическая химия». Комплексные биоматериалы . стр. 187–221. дои : 10.1016/B978-0-08-055294-1.00178-1 . ISBN 978-0-08-055294-1 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Дорожкин, Сергей В. (декабрь 2010 г.). «Аморфные (орто)фосфаты кальция». Акта Биоматериалы . 6 (12): 4457–4475. doi : 10.1016/j.actbio.2010.06.031 . ПМИД 20609395 .
^ Бабайе, Элхэм; Чжоу, Хуан; Лин, Борен; Бхадури, Сарит Б. (август 2015 г.). «Влияние содержания этанола в осадительной среде на состав, строение и реакционную способность фосфата магния-кальция» . Материаловедение и инженерия: C . 53 : 204–211. дои : 10.1016/j.msec.2015.04.011 . ПМИД 26042708 .
^ Хани, Тикраят Бани; О'Коннелл, Энн К.; Дуэйн, Бретт (24 июня 2016 г.). «Казеин-фосфопептид-аморфные кальций-фосфатные продукты в профилактике кариеса» . Доказательная стоматология . 17 (2): 46–47. дои : 10.1038/sj.ebd.6401168 . ПМИД 27339237 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Холт, Карл (июнь 2013 г.). «Развернутые фосфополипептиды позволяют мягким и твердым тканям относительно легко сосуществовать в одном организме». Современное мнение в области структурной биологии . 23 (3): 420–425. дои : 10.1016/j.sbi.2013.02.010 . ПМИД 23622834 .
^ Холт, Карл; Соренсен, Эсбен С.; Клегг, Роджер А. (2009). «Роль нанокластеров фосфата кальция в контроле кальцификации» . Журнал ФЭБС . 276 (8): 2308–2323. дои : 10.1111/j.1742-4658.2009.06958.x . ISSN 1742-464X . ПМИД 19292864 .
^ Канзаки, Норико; Требу, Габен; Онума, Кадзуо; Цуцуми, Садао; Ито, Ацуо (ноябрь 2001 г.). «Кластеры фосфата кальция». Биоматериалы . 22 (21): 2921–2929. дои : 10.1016/s0142-9612(01)00039-4 . ПМИД 11561898 .
^ Свифт, Майкл; Фишер, Мэтью; ван де Валле, Крис (2018). «Молекулы Познера: от атомной структуры к ядерным спинам». Природа . 20 (18): 12373–12380. arXiv : 1711.05899 . Бибкод : 2018PCCP...2012373S . дои : 10.1039/C7CP07720C . ПМИД 29379925 . S2CID 3212404 .
^ Ван Хейвуд, Б. (2002). «Гиперчувствительность дентина: аспекты отбеливания и восстановления для успешного лечения» . Международный стоматологический журнал . 52 (5): 376–384. дои : 10.1002/j.1875-595x.2002.tb00937.x . S2CID 72558772 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Чжао, Цзе; Лю, Ю; Сунь, Вэйбинь; Чжан, Хай (декабрь 2011 г.). «Аморфный фосфат кальция и его применение в стоматологии» . Центральный химический журнал . 5 (1): 40. дои : 10.1186/1752-153X-5-40 . ПМК 3143077 . ПМИД 21740535 .

Внешние ссылки

Махамид, Дж.; Айхмайер, Б.; Шимони, Э.; Зиблат, Р.; Ли, К.; Сигел, С.; Пэрис, О.; Фратцль, П.; Вайнер, С.; Аддади, Л. (2010). «Картирование трансформации аморфного фосфата кальция в кристаллический минерал от клетки до кости в лучах плавников рыбки данио» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 107 (14): 6316–21. Бибкод : 2010PNAS..107.6316M . дои : 10.1073/pnas.0914218107 . ПМК 2851957 . ПМИД 20308589 .
Чжао, Дж.; Лю, Ю.; Солнце, ВБ; Чжан, Х. (2011). «Аморфный фосфат кальция и его применение в стоматологии» . хим. Цент. Дж . 5:40 . дои : 10.1186/1752-153X-5-40 . ПМК 3143077 . ПМИД 21740535 .
Мин С. Тунг. «Технология ACP. Аморфный фосфат кальция, образующий фторидные лаки» (PDF) . Американская стоматологическая ассоциация . Архивировано из оригинала (PDF) 25 января 2013 г.

[Destainville-1] Перейти обратно: ^а ^б Дестейнвилл, А.; Чемпион, Э.; Бернаш-Ассоллан, Д.; Лаборд, Э. (апрель 2003 г.). «Синтез, характеристика и термическое поведение апатитового трикальцийфосфата». Химия и физика материалов . 80 (1): 269–277. дои : 10.1016/S0254-0584(02)00466-2 .

[2] Аль-Санабани, Дж.С.; Мадфа, А.А.; Аль-Санабани, ФА (2013). «Применение кальций-фосфатных материалов в стоматологии» . Международный журнал биоматериалов . 2013 : 876132. doi : 10.1155/2013/876132 . ПМК 3710628 . ПМИД 23878541 .

[Bioactive-3] Рей, К.; Комбс, К.; Друэ, К.; Гроссин, Д. (2011). «Биоактивная керамика: физическая химия». Комплексные биоматериалы . стр. 187–221. дои : 10.1016/B978-0-08-055294-1.00178-1 . ISBN 978-0-08-055294-1 .

[Dorozhkin2012-4] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Дорожкин, Сергей В. (декабрь 2010 г.). «Аморфные (орто)фосфаты кальция». Акта Биоматериалы . 6 (12): 4457–4475. doi : 10.1016/j.actbio.2010.06.031 . ПМИД 20609395 .

[5] Бабайе, Элхэм; Чжоу, Хуан; Лин, Борен; Бхадури, Сарит Б. (август 2015 г.). «Влияние содержания этанола в осадительной среде на состав, строение и реакционную способность фосфата магния-кальция» . Материаловедение и инженерия: C . 53 : 204–211. дои : 10.1016/j.msec.2015.04.011 . ПМИД 26042708 .

[6] Хани, Тикраят Бани; О'Коннелл, Энн К.; Дуэйн, Бретт (24 июня 2016 г.). «Казеин-фосфопептид-аморфные кальций-фосфатные продукты в профилактике кариеса» . Доказательная стоматология . 17 (2): 46–47. дои : 10.1038/sj.ebd.6401168 . ПМИД 27339237 .

[Holt2013-7] Перейти обратно: ^а ^б Холт, Карл (июнь 2013 г.). «Развернутые фосфополипептиды позволяют мягким и твердым тканям относительно легко сосуществовать в одном организме». Современное мнение в области структурной биологии . 23 (3): 420–425. дои : 10.1016/j.sbi.2013.02.010 . ПМИД 23622834 .

[HoltSørensen2009-8] Холт, Карл; Соренсен, Эсбен С.; Клегг, Роджер А. (2009). «Роль нанокластеров фосфата кальция в контроле кальцификации» . Журнал ФЭБС . 276 (8): 2308–2323. дои : 10.1111/j.1742-4658.2009.06958.x . ISSN 1742-464X . ПМИД 19292864 .

[9] Канзаки, Норико; Требу, Габен; Онума, Кадзуо; Цуцуми, Садао; Ито, Ацуо (ноябрь 2001 г.). «Кластеры фосфата кальция». Биоматериалы . 22 (21): 2921–2929. дои : 10.1016/s0142-9612(01)00039-4 . ПМИД 11561898 .

[10] Свифт, Майкл; Фишер, Мэтью; ван де Валле, Крис (2018). «Молекулы Познера: от атомной структуры к ядерным спинам». Природа . 20 (18): 12373–12380. arXiv : 1711.05899 . Бибкод : 2018PCCP...2012373S . дои : 10.1039/C7CP07720C . ПМИД 29379925 . S2CID 3212404 .

[11] Ван Хейвуд, Б. (2002). «Гиперчувствительность дентина: аспекты отбеливания и восстановления для успешного лечения» . Международный стоматологический журнал . 52 (5): 376–384. дои : 10.1002/j.1875-595x.2002.tb00937.x . S2CID 72558772 .

[Zhao_et_al_2011-12] Перейти обратно: ^а ^б Чжао, Цзе; Лю, Ю; Сунь, Вэйбинь; Чжан, Хай (декабрь 2011 г.). «Аморфный фосфат кальция и его применение в стоматологии» . Центральный химический журнал . 5 (1): 40. дои : 10.1186/1752-153X-5-40 . ПМК 3143077 . ПМИД 21740535 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]