Hüdroksüapatiit tähistab kaltsium hüdroksüül fosfaat. Üldiselt ei ole mineraal laialt levinud, kuigi seal on üksikuid rikkalikke hoiuseid. Selgroogne luud ja hambad koosnevad ka suurest osast hüdroksüapatiidist.
Mis on hüdroksüapatiit?
Hüdroksüapatiit koosneb hüdroksüülitud kaltsium fosfaat. Kristallis viis kaltsium ioone seostatakse kolmega fosfaat ioonid ja üks hüdroksüülioon. See on ioonne ühend, mis kristallub kuusnurkses kristallisüsteemis. Seeläbi stabiliseerib hüdroksüülrühm kogu kristalli. Fluorapatiidi ja klorapatiidi abil moodustab hüdroksüülapatiit piludeta segaseeria. Hüdroksüülapatiiti esineb mitmesugustes mineraalid nagu serpentiniit, talkkild või pegmatiit kaasneva mineraalina. Mineraali on seni avastatud umbes 250 kohas. Isiku välimus mineraalid sõltub koostisest ja segusuhtest teiste kaasnevate mineraalidega. Hüdroksüapatiiti esineb ka elusorganismides. Eriti luud selgroogsete loomade hambad koosnevad suurest osast sellest mineraalist. Lisaks hüdroksüapatiidile sisaldavad need ka orgaanilist materjali sidekoe ja rakud. Peaaegu puhta mineraalide sisalduse tõttu on hammas emailiga on organismi kõige raskem materjal. Seega on selle hüdroksüapatiidi sisaldus üle 95 protsendi. Hüdroksüapatiidi moodustumine toimub biomineralisatsiooni käigus. Materjal on väga stabiilne ja ülimalt vastupidav füüsikalistele ja keemilistele mõjudele. Seega luud ja hambad esindavad olulist elukeskkonna arhiivi. Ainult happed, sealhulgas puuviljahapped, lagundavad hüdroksüapatiiti aeglaselt.
Funktsioon, mõju ja ülesanded
Inimorganismis on hüdroksüapatiit kõige olulisem tugiaine. See varustab luustiku süsteemi vajalikuga tugevus. Koos erilistega sidekoe materjal nagu kollageennäiteks vajalik tõmbetugevus tugevus ja luudes tekib stabiilsus. Luude ja hammaste koostis on erinev. Siin on otsustavaks hüdroksüapatiidi osakaal. Luud koosnevad umbes 65 protsendist mineraalist. Ülejäänud osa koosneb kollageen ja osteoblastid. Hüdroksüapatiidi osakaal hammastes on palju suurem. Seetõttu on hambad ka palju raskemad kui luud. Koostise määravaks teguriks on funktsioon. Luud on osa liikumissüsteemist. Nende erinev koormus mehaaniliste jõudude poolt nõuab teatud paindlikkust. Hambad aitavad toitu jahvatada. See nõuab palju suuremat jõudu ja tugevus, mis peab kajastuma ka kõvemas materjalis. Selles protsessis koosnevad hambad välimistest emailiga, dentiin ja hambaravi. The emailiga peab olema väga tugev ja kõva ning koosneb seega üle 95 protsendi suurusest hüdroksüapatiidist. See muudab selle välismõjudele äärmiselt vastupidavaks. Dentiinon omakorda konditaoline aine. See koosneb 70 protsendist hüdroksüapatiidist. Ülejäänud on enamasti sidekoe. Hambamass või tselluloos tagab kanalivõrgu veri laevad ja närve hamba varustamiseks.
Moodustumine, esinemine, omadused ja optimaalsed väärtused
Luu ja hammaste hüdroksüapatiit moodustub biomineralisatsiooni osana. Biomineraliseerimine on maa ajaloos juba iidne protsess. Iidne bakterid moodustasid ka paekive mitu miljardit aastat tagasi. Protsess on tänapäevalgi sarnane. Teatud rakud neelavad mineraali ioone lahustunud olekus. Mineraliseerimine toimub lahuse küllastamise teel sobivate ioonidega. Hüdroksüapatiidi puhul on need kaltsiumi ja fosfaadi ioonid. Luude korral vastutavad mineraliseerumise eest nn osteoblastid. Mineraliseerimise käigus arenevad neist osteotsüüdid, mis pole enam võimelised tahkunud mineraalis jagunema ja moodustama võrgustiku. Samamoodi toimub hammastes ka biomineralisatsioon. Siin vastutavad mineraliseerumise eest odontoblastid.
Haigused ja häired
Hüdroksüapatiit on tõepoolest väga vastupidav. Kuid luudes toimuvad pidevalt kogunemis- ja lagunemisprotsessid. Luu kuju peab kohanema väga erinevate nõuetega. Seega ehitatakse pidevalt uut luuainet. Kuid ka luuainete lagunemine toimub alati. Kui domineerib lagunemisprotsess, nn Osteoporoosi areneb. Protsesse kontrollitakse hormonaalselt. Seega kõrvalkilpnäärme hormoon vastutab kaltsiumi tasakaalustatud taseme eest veri. Kaltsiumipuuduse korral aktiveerib see hüdroksüapatiidi mobiliseerimise luudest. Hormoon kaltsitriool vastutab kaltsiumi eest absorptsioon toidust soolestikus ja mineraliseerumisest luudes. Mõlemad hormoonid on antagonistid. Kui kaltsium absorptsioon toidust on häiritud, sest vähe kaltsitriool toodetakse puuduse tõttu D-vitamiini, on luu resorptsioon ülekaalus luu moodustumisega. Luutihedus väheneb ja luu haprus suureneb samal ajal. Need protsessid on siiski väga keerulised ja paljudel juhtudel pole neid veel täielikult mõistetud. Hüdroksüapatiiti võib laguneda ka hammastes. See pole siiski hormonaalne protsess. Füsioloogiliselt peaks hammas püsima võimalikult kaua, et oleks võimalik toitu jahvatada. Kuid toidujäänuste bakteriaalne lagunemine moodustub happed mis võib rünnata hambaemaili. Hape lahustab hüdroksüapatiidi kaltsiumiioonideks ja fosfaatioonideks ning hüdroksüülioon reageerib vesinik moodustamiseks happe ioon vesi. Seejärel lahustuvad kaltsiumioonid ja fosfaatioonid vesi. Pikaajaline bakteriaalne aktiivsus ja pidev happe moodustumine põhjustab lõpuks hambaemaili auku. Ilma ravita hammaste lagunemine viib hamba hävitamiseni. Kuid kasutades fluoriid- sisaldavad hambapasta, hüdroksüapatiidi saab muuta palju stabiilsemaks fluorapatiidiks. See võimaldab hammaste hävitamisprotsessi pikemaks ajaks peatada.
