하이드록시아파타이트(HAp)란 무엇인가?

하이드록시아파타이트(HAp)는 형태와 구성이 인간의 경조직과 유사한 인산칼슘입니다.¹. 특히 육각형 구조를 가지고 있습니다^{2, 3}그리고 화학양론적 Ca/P 비율은 1.67로 뼈 인회석과 동일합니다.^{2, 4, 5}.

하이드록시아파타이트의 중요한 특성은 다른 인산칼슘과 비교했을 때의 안정성입니다. 열역학적으로 하이드록시아파타이트는 온도, pH 및 체액의 구성과 같은 생리적 조건에서 가장 안정적인 인산칼슘 화합물입니다.².

나노기술의 발달로 재료 과학에 큰 영향이 나타났습니다. 나노물질의 생산은 흡착, 촉매 및 광학 응용 분야에서 상당한 주목을 받았는데, 특히 생체재료가 관련될 때 그렇습니다.⁶.

나노-하이드록시아파타이트(나노-HAp)는 크기, 결정학 및 화학적 구성이 인간의 경조직과 유사하기 때문에 보철 응용 분야에서 사용할 생체재료로 관심을 끌고 있습니다. 뼈와 치아 법랑질은 대체로 이 미네랄의 한 형태로 구성되어 있습니다.

뛰어난 특성으로 인해⁶:

·생체적합성
·생물학적 활성

· 골전도성
·독성 및 염증성이 없습니다.

나노-하이드록시아파타이트 바이오 세라믹은 다음을 포함한 다양한 응용 분야를 갖고 있습니다.⁶:

·골조직공학
·정형외과, 외상학, 척추, 악안면외과 및 치과 수술을 위한 골 공간 필러.
·정형외과 및 치과 임플란트 코팅
·치주결손의 회복
·무치악능선증대술
·치수덮개술과 같은 근관치료
·기계적 분기 천공 및 정단 장벽 형성의 수리
·보철용 유리이오노머 시멘트(GIC) 및 보철용 복합수지 강화용 필러
·치아 미백 후 감각 저하제
·치약의 재광화제
·초기 충치병변 치료
· 약물 및 유전자 전달

------ 의료용 ------

티타늄과 스테인리스 스틸 임플란트는 종종 신체를 속이고 임플란트 거부율을 줄이기 위해 하이드록시아파타이트 코팅으로 덮여 있습니다. 하이드록시아파타이트는 뼈 공동이나 결함이 있는 경우에도 사용할 수 있습니다. 이 과정은 뼈의 영향을 받는 부위에 놓이는 재료의 분말, 블록 또는 비드를 통해 수행됩니다.

생물학적 활성으로 인해 뼈가 자라도록 촉진하고 결함을 회복합니다. 이 과정은 이종 및 이종 골 이식의 대안이 될 수 있습니다. 일반적으로 하이드록시아파타이트를 사용하지 않은 경우보다 치유 시간이 단축됩니다.

------ 구강 관리 사용 ------

법랑질 구성은 97중량% 나노하이드록시아파타이트와 3중량% 유기물질 및 물입니다. 상아질에서 나노하이드록시아파타이트는 70중량%를 나타냅니다.⁸.

나노하이드록시아파타이트는 에나멜의 주요 성분이므로 밝은 흰색을 띠며, 에나멜 표면의 작은 기공을 닫아 빛의 난반사를 제거합니다.

합성 나노-하이드록시아파타이트는 천연 상아질 하이드록시아파타이트 또는 에나멜 아파타이트의 크기를 모방합니다. 실험 결과는 에나멜 수리에서 나노-하이드록시아파타이트의 이점을 보여줍니다.^9-10이는 탈회된 법랑질 또는 상아질 표면의 회복을 촉진하기 위해 치약 및 구강 세척액에 통합되어 결함에 하이드록시아파타이트 나노입자를 증착시키는 방식으로 이루어졌습니다.¹¹.

------ 기타 지역 ------ 

하이드록시아파타이트를 함유한 실험적 나노구조 복합 공기 필터는 CO를 흡수하고 분해하는 데 효율적인 것으로 밝혀졌으며, 이는 궁극적으로 자동차 배기 오염 물질을 줄이는 데 사용될 수 있습니다.¹².

2014년에 알긴산염/나노-하이드록시아파타이트 복합재가 합성되어 불소 흡착제로 현장 테스트되었습니다. 이 생체 복합재는 이온 교환 메커니즘을 통해 불소를 제거했으며 생체 적합성과 생분해성을 모두 갖추고 있습니다.¹³.

최근 촉매작용에 대한 응용^14-16그리고 단백질 분리¹⁷나노구조의 인산칼슘을 사용하여 개발되고 성공적으로 테스트가 진행되었는데, 이는 이 소재에 대한 많은 혁신적 응용 분야가 아직은 나오지 않았다는 것을 의미합니다.

하이드록시아파타이트(전자현미경 사진) 

1. 나노스케일(바늘형)

 

2. 미크론 스케일(구형)

3. 마이크론 레벨(바늘 타입)

3. 마이크론 레벨(단봉형)