Гидроксиапатит кальция: филлеры. Гидроксиапатит кальция Now Foods - самая биодоступная форма кальция

Филлеры на рынке эстетической медицины занимаются сегодня одно из лидирующих мест. Именно эти препараты являются особенно востребованными и популярными среди пациентов эстетистов. С их помощью можно восполнить недостающие объемы, скорректировать глубокие морщины и складки, и сделать лицо более молодым и привлекательным. Особенно эффективным является применение филлеров на основе гидроксиапатита кальция, благодаря которым можно получить выраженные и длительное время сохраняющиеся результаты. Для каких целей применяется гидроксиапатит кальция в косметологии, как он работает в коже и какими преимуществами обладают филлеры на его основе - читайте на сайт в сегодняшней статье.

Особенности применения филлеров на основе гидроксиапатита кальция в косметологии

Филлеры на основе гидроксиапатита кальция, благодаря своему эффективному составу, широко применяются в современной эстетической медицине.

Гидроксиапатит кальция является неорганическим компонентом, который присутствует в организме человека и является главным компонентом костной ткани.

Широкое применение в медицине он получил благодаря тому, что является совершенно безопасным и «родным» для организма человека. Применяется гидроксиапатит кальция в косметологии как основной компонент препаратов-наполнителей, который восстанавливают утраченные объемы . Выделяют его из кораллов Porites, которые добывают из морей.

Гидроксиапатит кальция:

• как филлеры на основе гидроксиапатита кальция работают в коже;
• для каких целей гидроксиапатит кальция применяется в косметологии;
• преимущества применения филлеров на основе гидроксиапатита кальция в косметологии.

Как филлеры на основе гидроксиапатита кальция работают в коже

В составе инъекционных препаратов-наполнителей гидроксиапатит кальция попадает в кожу в виде микросфер, вместе с гелем-носителем. После инъекции филлера гель-носитель мгновенно разглаживает морщины, путем заполнения полости под ними. Через некоторое время гель-носитель поглощается макрофагами, и в коже остаются микросферы гидроксиапатита кальция, которые способствуют формированию новых волокон коллагена в ней. В то же время, коллаген формирует новый матрикс кожи, обволакивающий микросферы гидроксиапатита кальция. Таким образом, образуется новая соединительнотканная структура, которая сохраняется в коже на протяжении длительного периода времени.

Для каких целей гидроксиапатит кальция применяется в косметологии

Филлеры на основе гидроксиапатита кальция в косметологии могут применяться для следующих целей:

• для восполнения утраченных объемов в области щек, скул и подбородка;
• для коррекция мимических морщин;
• для заполнения носогубных складок;
• для коррекции морщин «марионеток» в области рта;
• для коррекции овала лица;
• для коррекции кистей рук;
• для устранения гипотрофических рубцов и шрамов;
• для коррекции формы кончика носа.

С помощью эффективных филлеров на основе гидроксиапатита кальция удается решить целый ряд таких эстетических проблем.

Преимущества применения филлеров на основе гидроксиапатита кальция в косметологии

Филлеры на основе гидроксиапатита кальция являются прекрасными препаратами для восполнения утраченных объемов. В отличие от филлеров на основе гиалуроновой кислоты , они не восстанавливают обменные процессы в коже, и не способствуют ее гидратации, однако отличаются целым рядом других преимуществ:

• филлеры на основе гидроксиапатита кальция являются биодеградируемыми препаратами. Это значит, что через какое-то время они полностью выводятся из организма;
• гидроксиапатит кальция входит в состав организма, значит, филлеры на его основе отличаются минимальным риском возникновения аллергических реакций;
• микросферы гидроксиапатита кальция, при попадании в кожу, запускают в ней синтез эндогенного коллагена;
• эффект филлеров с гидроксиапатитом кальция является намного более продолжительным, и сохраняется в течение 18-24 месяцев.

Коррекция возрастных изменений - один из наиболее частых запросов пациентов, которые обращаются к специалистам эстетической медицины.

С помощью применения филлеров на основе гидроксиапатита кальция в косметологии можно эффективно скорректировать недостатки кожи, и получить выраженный результат, сохраняющийся в течение длительного периода времени.

Эти филлеры являются абсолютно безопасными для организма человека, и поэтому широко используются в современной косметологии..

Которые, возможно, потеряли свои свойства.

Не так давно в продаже появились средства с добавлением инновационного минерала – гидроксиапатита (hydroxyapatite).

Не все осознают удивительные свойства этого компонента, который необходим для зубов. Также важно знать, в какой зубной пасте есть столь ценный элемент.

Формула уникального элемента и появление особенных паст

Гидроксиапатит - минерал Ca10(PO4)6(OH)2 (формула hydroxyapatite) из группы апатита, гидроксильный аналог фторапатита и хлорапатита. Это минерал, который является основанием костей (около 50 % от общей массы кости) и зубов (96 % в эмали). По составу напоминает крупу белого цвета с разными размерами.

В далеком 1970 году одна из ведущих японских компаний разработала новинку в уходе за полостью рта. Уже в середине 80-х годов она ввела в продажу пасту с синтезированным гидроксиапатитом. С 2000 года после прохождения разнообразных тестов и проб выяснили, что такие средства противодействуют , не только его, но и убирая уже имеющиеся признаки.

Наличие наногидроксиапатита в составе зубной пасты обеспечивают её важными свойствами. Применение таких средств разрешено беременным женщинам и детям.

Кроме этого минерал используют в стоматологии для заполнения канала, но для такого применения необходим физиологический раствор.

Польза минерала для зубов

Гидроксиапатит позволяет достичь следующих действий:

• восполнение дефицита минералов;
• гладкость зубов;
• лечение и профилактика ;
• , как результат — их отбеливание;
• снижение чувствительности к .

Для достижения такого эффекта в процессе производства паст с гидроксиапатитом используются только мелкие частицы минерала, так как крупные наносят вред эмали путем нанесения царапин во время чистки.

В правильной дозировке и при использовании по назначению минерал не наносит вреда.

Но, если средство использует ребенок, нужно следить за тем, чтобы он не глотал содержимое тюбика.

Какая зубная паста содержит гидроксиапатит: что предлагают известные производители

Среди названий средств с наночастицами гидроксиапатита больше зарубежных брендов. В нашем списке приведены производители из разных стран.

Apadent

Цена Theodent Classic и Kids около 3000 рублей, а вот Theodent 300 стоит почти 15000 р.

Miradent Mirasensitive Hap

Не уступает своим конкурентам и паста из Германии Miradent Mirasensitive Hap. Она не имеет резкого вкуса и не дает чувства жжения во рту. Наиболее популярна у людей после .

Основные компоненты:

• гидроксиапатит – заполняет микротрещины и улучшает качество эмали;
• фторид и ксилит – предотвращают развитие кариеса, принимают участие в процессе реминерализации;
• цитрат калия — обладает обезболивающим действием.

Цена — 500 р.

Новинка с гидроксиапатитом кальция, которая была изобретена швейцарским производителем . Компания над изобретением долго работала, пытаясь угодить каждому потребителю, будь то маленькому или же большому. Применять можно детям с 5 лет.

Curaprox be you продается с разными вкусами:

• арбуз (розовый цвет тюбика);
• грейпфрут и бергамот (желтый);
• яблоко и алое (зеленый);
• хурма и можжевельник (красный);
• ежевика и лакрица (салатовый цвет);
• персик и абрикос (оранжевый).

Splat

Российский аналог дорогим средствам, которые были указаны выше. выпускает фирма под одноименным названием.

Splat — укрепляющее средство, которое имеет не только разные вкусы, но и разрешается для маленьких детей (Splat Juicy).

Паста глубоко восстанавливает и укрепляет твердые ткани зубов, эффективно защищает от кариеса и налета.

Цена варьируется от назначения (взрослая и детская) и существующих добавок (морская, с имбирем, разогревающая), но максимально достигает 350 рублей, минимальная цена – 70 рублей.

Пародонтол Актив

Паста отечественной фирмы «Свобода». Активные компоненты:

• гидроксиапатит;
• экстракт тысячелистника;
• экстракт крапивы.

Средство препятствуют образованию налета, обеспечивают эффективную защиту и действенный .

Средняя цена Актив- 50 р.

Кальция гидроксиапатит

Химические свойства

Гидроксиапатит кальция представляет собой неорганический основной компонент костной ткани. Кости примерно на половину состоят из этого вещества, эмаль зубов на 96% состоит из Гидроксиапатита. Это мелкодисперсный белый или бело-желтый порошок. Производится из морских кораллов Porites . Вещество химически инертное, благодаря чему его активно применяют в стоматологии, хирургии и травматологии. Гидроксиапатит кальция в косметологии используют в качестве средства против морщин и других возрастных изменений кожи.

Вещество выпускают в виде пасты, гранул, суспензии и порошка, оно входит в состав различных БАДов.

Фармакологическое действие

Остеогенное.

Фармакодинамика и фармакокинетика

Гидроксиапатит биологически совместим с тканями человека, не отторгается и не рассасывается в организме. Вещество стимулирует процессы образование здоровой костной ткани. Обычно, после использования вещество полностью замещается костными тканями.

Показания к применению

У Гидроксиапатита достаточно широкая область применения:

• в качестве средства для стимуляции остеогенеза в пластической и челюстно-лицевой хирургии, стоматологии и травматологии;
• для заполнения недостающих элементов костной ткани, в том числе после ликвидации секвестров , ранений, переломов, после пластических операций;
• в качестве имплантата, при эндопротезировании;
• при ;
• в виде внутрикожных инъекций для разглаживания морщин;
• как наполнитель для зубной пломбировочной пасты после удаления кисты, при , после резекции, при глубоком ;
• для заполнения пустого места в корневых каналах.

Противопоказания

Средство не применяется при индивидуальной непереносимости.

Побочные действия

Побочные реакции на данное вещество не наблюдаются.

Инструкция по применению (Способ и дозировка)

Гидроксиапатит можно смешивать с физиологическим раствором , этиленгликолем , масляным р-ом . Порошок смешивают с соблюдением правил септики до пастообразного состояния. Использовать приготовленное лекарство можно в течение 2 минут после приготовления.

Лекарство в виде гранул применяют для заполнения карманов, образующихся при пародонтите . Предварительно подготовленный карман плотно заполняют гранулированным Гидроксиапатитом.
Готовую пасту можно вводить в травмированную кость после удаления измененных либо некротизированных тканей. Затем следует аккуратно, послойно зашить мягкие ткани.

Пасту и суспензию используют в соответствии с рекомендациями, указанными в инструкции.

В косметологии применяют водный раствор, его вводят методом внутрикожных инъекций.

Передозировка

Данные ограничены.

Взаимодействие

Лекарственное средство не вступает во взаимодействие с другими препаратами.

Условия продажи

Безрецептурный отпуск.

Особые указания

Если имеется необходимость, можно стерилизовать вещество в сухожаровом шкафу при температуре 150 градусов Цельсия, 10-15 минут. Процедуру можно повторять неограниченное число раз.

Препараты, в которых содержится (Аналоги)

Вещество выпускается различными торговыми марками, например Белост и Кергап. Входит в состав БАДов: Кальцимакс , Элемвитал с органическим кальцием, Bone Strength и так далее.

Hydroxyapatite SP-1 - минерал природного происхождения, ячейка его кристалла включает в себя две молекулы.

Примерно 70% твердого основного вещества кости образовано неорганическими соединениями, главным компонентом которых является неорганический минерал гидроксиапатит. Лишенный примесей, он является основным минералом в составе зубной эмали и дентина.

Гидроксиапатит является основным минералом костной ткани и твердых тканей зуба. Керамика на его основе не вызывает реакции отторжения и способна активно связываться со здоровой костной тканью. Благодаря этим свойствам, гидроксиапатит может успешно использоваться при восстановлении поврежденных костей, а также в составе биоактивного слоя для лучшего врастания имплантата.

Обменные реакции на поверхности зуба

Белизна наших зубов зависит от цвета дентина, именуемого еще цветом «слоновой кости». Дентин - это обызвествленная ткань зуба, образующая его основную массу и определяющая его форму. Поверх дентина располагается эмаль - самая твердая ткань организма, защищающая дентин и пульпу зуба от воздействия внешних факторов. Красота наших зубов зависит от состояния эмали. Эмаль здорового зуба полупрозрачна, ее цвет приближен к истинному цвету слоновой кости. Когда эмаль покрывается зубным налетом и пятнами, подвергается резкому механическому воздействию, а также в результате нарушения равновесия между процессами деминерализации и реминерализации, поверхность зуба становится матовой и мутной, а сам зуб нуждается в профессиональном лечении.

Основная составляющая дентина (70%) и эмали (97%)– гидроксиапатит - это биологический фосфат кальция и третий по объему компонент нашего организма (после воды и коллагена). Человеческая слюна, в состав которой входит большое количество ионов кальция и фосфат ионов, является своего рода насыщенным раствором гидроксиапатита. Она защищает зубы, нейтрализуя кислоты зубного налета, и восполняет потерю минералов при деминерализации.

После попадания сахара в полость рта бактерии, находящиеся в зубном налёте, превращают сахар в кислоту, а pH налета резко снижается. Пока этот показатель остается в кислотном диапазоне, и жидкости налета недонасыщены по сравнению с минералами зуба, кислоты, произведенные бактериями, диффундируют сквозь налет и внутрь зуба, вымывая кальций и фосфор из эмали. Происходит деминерализация.

Между периодами образования кислот щелочные буферы, присутствующие в слюне, диффундируют в налет и нейтрализуют присутствующие кислоты, что приостанавливает потерю кальция и фосфора. Происходит реминерализация.

Реминерализация происходит между периодами деминерализации.

Деминерализация

Реминерализация

В идеале, когда эти процессы, протекающие на зубной поверхности, находятся в динамическом равновесии, потери минералов не происходит.

Но при избыточном образовании налета, пониженном слюноотделении, приеме пищи, богатой углеводами, баланс полностью смещается в сторону деминерализации. Как следствие, происходит разрушение зуба.

Известно, что на ранней стадии деминерализации, или стадии «белого пятна», развитие кариеса можно предотвратить засчет своевременного поступления необходимого количества минералов.

В итоге формируются полноценные ткани зуба, стабилизирующие дальнейшее развитие заболевания и его осложнения.

Инновация на рынке средств по уходу за полостью рта

В 1970 году для удовлетворения потребностей населения компания Sangi Co., Ltd разработала реминерализующую зубную пасту, содержащую наночастицы гидроксиапатита. Впервые ее производство было запущено в 1980 домом Apagard, продажи составили свыше 50 миллионов тюбиков. Затем были проведены расширенные лабораторные испытания активных ингредиентов зубной пасты, после чего в 1993 году гидроксиапатит одобрили в Японии в качестве антикариесного агента. Его назвали медицинским гидроксиапатитом, чтобы отличать от других видов гидроксиапатита (стоматологических абразивов).

Размеры частиц гидроксиапатита, производимого компанией Sangi, измерялись в нанометрах (преимущественно 100 nm и выше). В 2003 г усовершенствованная технология получения гидроксиапатита позволила получать гидроксиапатит с частицами меньшего размера (20-80 nm)

Лабораторные тесты продемонстрировали их большую реминерализующую способность в отношении зубной эмали. (1 нанометр = 0,000001 миллиметра)

Реминерализующие зубные пасты и продукты по уходу за полостью рта c медицинским наногидроксиапатитом, разработанные компанией Sangi, подразделяются на два основных вида:

Товары для широкого потребителя , продаваемые в аптеках под маркой Apagard® .

Продукты для профессионального ухода, выпускаемые под маркой Renamel® исключительно для дантистов. Они включают средства для восстановления эмали после лечения After-PMTC® Finishing Paste и After Bleach® Enamel Conditioner, а также высококлассную реминерализирующую зубную пасту Apagard Renamel® для домашнего использования.

В 1993 году, рассматривая дополнительные возможности применения нанокристаллического медицинского гидроксиапатита (нано мГАП) в качестве антикариесного агента, японские специалисты открыли три его основные функции:

Способствует удалению налета

Адгезия к частицам зубного налета с последующим его удалением

Нано мГАП обладает высокой способностью связываться с белками. Во время чистки щеткой он «прилипает» к бактериям и частицам налета, облегчая его смывание и удаление из полости рта.

Восстанавливает гладкость эмали

Восстановление микротрещин на поверхности эмали

Нано мГАП действует идентично пломбе, «замуровывая» маленькие ямки и фиссуры, образующиеся на поверхности эмали. В результате эмаль приобретает блеск, становится гладкой и более устойчивой к воздействию бактерий зубного налета и образованию пятен.

Восполняет потерю минералов

Реминерализация деминерализованных участков внутреннего слоя эмали (начальная стадия кариеса)

Нано мГАП обеспечивает минералами те зоны под поверхностью эмали, где произошла их потеря (так называемая стадия белого пятна при образующемся кариесе). Благодаря этому, эмаль возвращает свою первоначальную плотность и полупрозрачность, защищая зубы от разрушения.

Нанокристаллический мГАП не обладает абразивными свойствами и биосовместим с тканью зубов. Он не только помогает удалить зубной налет, но и обеспечивает приток минералов к слоям эмали, восстанавливая в них микроскопические повреждения. Благодаря этому, эмаль снова становится плотной и гладкой, обеспечивая зубам красоту и эстетичный вид.

Знакомство с компанией Sangi

Впервые Sangi проявил серьезный интерес к гидроксиапатиту после получения от NASA в 1970 году патента на его использование. Третий основной компонент нашего организма после воды и коллагена, гидроксиапатит широко используется в медицине и стоматологической практике, благодаря отличной биосовместимости. Как материал, восстанавливающий костную ткань, он применяется в стоматологии, ортопедии, челюстно-лицевой хирургии при пересадке костей и вживлении имплантатов. Гидроксиапатит добавляется также в парфюмерно-косметические и пищевые изделия, преимущественно в зубные пасты.

На сегодняшний день средства по уходу за полостью рта - основной источник доходов компании, хотя гидроксиапатит входит и во многие другие выпускаемые ими продукты: пищевые добавки, косметические ингридиенты, а также адсорбенты для хроматографического анализа и других исследований.

Приоритетное направление их деятельности - разработка продуктов. И вот уже более 30 лет компания Sangi сосредотачивает свое внимание на научных исследованиях и разработках, тщательно оберегая свой патент. В их распоряжении - более 70 одобренных патентов, касающихся разных сфер применения, еще около сотни находится на стадии рассмотрения в Японии и других странах. В настоящий момент компания Sangi является крупнейшим производителем гидроксиапатита в мире.

Минерализованные ткани, к которым относятся костная ткань, дентин, клеточный и бесклеточный цемент и эмаль зуба, характери- зуются высоким содержанием минерального компонента, главной составной частью которого являются фосфорнокислые соли кальция.

3.1. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ТКАНЕЙ

Образование и распад минерального компонента в этих тканях тесно связан с обменом кальция и фосфора в организме. В межклеточном матриксе минерализованных тканей происходит депонирование кальция, который выполняет также структурную функцию. В клетках кальций исполняет роль вторичного посредника в механизмах внутриклеточного переноса сигналов.

Особенностью всех минерализованных тканей, за исключением эмали и бесклеточного цемента, является малое количество клеток с длинными отростками, а большой межклеточный матрикс заполнен минералами. В белках матрикса формируются центры кристаллизации для формирования кристаллов минерального компонента - апатитов. Эмаль и бесклеточный цемент зубов образуются из эктодермы, а остальные минерализованные ткани из стволовых клеток мезодермы. Насыщенность минеральными соединениями зависит от вида твёрдой ткани, топографической локализацией внутри ткани, возраста и экологических условий.

Все минерализованные ткани различаются по содержанию воды, минеральных и органических соединений (табл. 3.1).

В эмали по сравнению с другими твёрдыми тканями определяется наиболее высокая концентрация кальция и фосфатов, и количество этих минералов снижается в направлении от поверхности к эмалеводентинной границе. В дентине, наряду с ионами кальция и фосфатов, определяется достаточно высокая концентрация магния и натрия. Наименьшее количество кальция и фосфатов присутствует в костной ткани и цементе (табл. 3.2).

В состав твёрдых тканей зубов и костей входят соли HPO 4 2- , или PO 4 3- . Ортофосфаты кальция могут быть в форме однозамещен-

Таблица 3.1

Процентное распределение воды, неорганических и органических веществ

в минерализованных тканях

Таблица 3.2

Химический состав минерализованных тканей

ных (H 2 PO 4-), двузамещенных (HPO 4 2-) или фосфат ионов (PO 4 3-). Пирофосфаты встречаются только в зубных камнях и костной ткани. В растворах ион пирофосфата оказывает существенный эффект на кристаллизацию некоторых ортофосфатов кальция, что выражается в регуляции величины кристаллов.

Характеристика кристаллов

Большинство фосфорно-кальциевых солей кристаллизуются с образованием кристаллов разной величины и формы в зависимости от входящих элементов (табл. 3.3). Кристаллы присутствуют не только в минерализованных тканях, но и способны образовываться в других тканях в виде патологических образований.

Расположение атомов и молекул в кристалле можно исследовать при помощи рентгеноструктурного анализа кристаллических реше- ток. Как правило, частички располагаются в кристалле симметрично; их называют элементарными ячейками кристалла. Сеточка, образуемая ячейками, называется матрицей кристалла. Имеется 7 разных

Таблица 3.3

Кристаллические образования, присутствующие в различных тканях

В минерализованных тканях животного мира преобладают апатиты. Они имеют общую формулу Ca 10 (PO 4) 6 X 2 , где X представлен анионами фтора или гидроксильной группой (OH -).

Гидроксиапатит (гидроксилапатит) - основной кристалл мине- рализованных тканей; составляет 95-97% в эмали зуба, 70-75% в дентине и 60-70% в костной ткани. Формула гидроксиапатита - Са 10 (PO 4) 6 (ОН) 2 . В этом случае молярное соотношение Са/Р (кальциево-фосфатный коэффициент) равно 1,67. Решётка гидроксиапатита имеет гексагональную структуру (рис. 3.1, А). Гидроксильные группы расположены вдоль гексагональной оси, тогда как фосфатные группы, имеющие наибольшие размеры по сравнению с ионами кальция и гидроксилами, распределяются как равнобедренные треугольники вокруг гексагональной оси. Между кристаллами имеются микропространства, заполненные водой (рис. 3.1, Б). Гидроксиапатиты являются

Рис. 3.1. Гидроксиапатит:

А - гексагональная форма молекулы гидроксиапатита; Б - расположение

кристаллов гидроксиапатита в эмали зуба.

довольно устойчивыми соединениями и имеют очень стабильную ионную решётку, в которой ионы плотно упакованы и удерживаются за счёт электростатических сил. Сила связи прямо пропорциональна величине заряда ионов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Гидроксиапатит электронейтрален. Если в структуре гидроксиапатита содержится 8 ионов кальция, то кристалл приобретает отрицательный заряд. Он может заряжаться и положительно, если количество ионов кальция достигает 12. Такие кристаллы обладают реакционной способностью, возникает поверхностная электро- химическая неуравновешенность и они становятся неустойчивыми.

Гидроксиапатиты легко обмениваются с окружающей средой, в результате чего в их составе могут появляться другие ионы (табл. 3.4). Наиболее часто встречаются следующие варианты обмена ионов: Са 2+ замещается катионами Sr 2+ , Ba 2+ , Mo 2+ , реже Mg 2+ , Pb 2+ .

Катионы Ca 2+ поверхностного слоя кристаллов, могут на короткое

время замещаться катионами К + , Na + .

PO 4 3- обменивается с НРО 4 2- , СО 3 2- .

ОН - замещается анионами галогенов Cl - , F - , I - , Br - .

Элементы кристаллической решётки апатитов могут обмениваться с ионами раствора, окружающего кристалл и изменяться за счёт ионов, находящихся в этом растворе. В живых системах это свойство апатитов делает их высокочувствительными к ионному составу крови и межклеточной жидкости. В свою очередь, ионный состав крови и межклеточной жидкости зависит от характера пищи и потребляемой воды. Сам процесс обмена элементов кристаллической решётки протекает в несколько этапов с разной скоростью.

Обмен ионов в кристаллической решётке гидроксиапатита изменяет его свойства, в том числе прочность, и существенно влияет на размеры кристаллов (рис. 3.2).

Некоторые ионы (К + , Cl -) в течение несколькольких минут путём диффузии из окружающей биологической жидкости заходят в гидрат-

Таблица 3.4

Замещаемые и замещающие ионы и молекулы в составе апатитов

Рис. 3.2. Размеры кристаллов различных апатитов .

ный слой гидроксиапатита, а затем также легко его покидают. Другие ионы (Na + , F -) легко проникают в гидратную оболочку и, не задерживаясь, встраиваются в поверхностные слои криста лла. Проникновение ионов Са 2+ , PO 4 3- , СО 3 2- , Sr 2+ , F - в поверхность кристаллов гидроксиапатита из гидратного слоя происходит очень медленно, в течение нескольких часов. Только немногие ионы: Са 2+ , PO 4 3- , СО 3 2- , Sr 2+ , F - встраиваются вглубь ионной решётки. Это может продолжаться от нескольких дней до нескольких месяцев. Преимущественным фак- тором, определяющим возможность замены, является размер атома. Схожесть в зарядах имеет второстепенное значение. Такой принцип замены носит название изоморфного замещения. Тем не менее, в ходе такого замещения поддерживается общее распределение зарядов по

принципу: Сa 10 х(HPO 4)х(PO 4) 6 х(OH) 2 х, где 0<х<1. Потеря Ca 2+ частич- -+ но компенсируется потерей OH и частично H , присоединённых к

фосфату.

В кислой среде ионы кальция способны замещаться протонами по

схеме:

Это замещение несовершенно, поскольку протоны во много раз меньше катиона кальция.

Такое замещение приводит к разрушению кристалла гидроксиапатита в кислой среде.

Фторапатиты Ca 10 (PO 4) 6 F 2 наиболее стабильные из всех апатитов. Они широко распространены в природе и прежде всего как почвенные минералы. Кристаллы фторапатита имеют гексагональную форму. В водной среде реакция взаимодействия фтора с фосфатами кальция зависит от концентрации фтора. Если она сравнительно невысока (до 500 мг/л), то образуются кристаллы фторапатита:

Фтор резко уменьшает растворимость гидроксиапатитов в кислой среде.

При высоких концентрациях фтора (>2 г/л) кристаллы не образуются:

Заболевание, развивающееся при избыточной концентрации фтора в воде и почве, зубах и костях в период формирования костного скелета и зубных зачатков назывется флюорозом.

Карбонатный апатит содержит в своем составе несколько процентов карбоната или гидрокарбоната. Процесс минерализации биологических апатитов в значительной степени определяется присутствием и локализацией карбонатных ионов в кристаллической решётке. Карбонатные радикалы СО 3 2- могут замещать как ОН - (А-узел), так и РО 4 3- (В-узел) в решётке гидроксиапатита. Например, около 4% апатита эмали зуба составляют карбонатные группы, которые замещают как фосфатные, так и гидроксильные ионы в пропорции 9:1 соответственно. Подобная ситуация характерна и для других гидроксиапатитов естественного происхождения. Условно химическая формула карбонированного гидроксиапатита может быть записана в виде Ca 10 [(PO 4) 6 -x(CO 3)x][(OH) 2 -2y(CO 3)y], где х характеризует В-замещение, а у - А-замещение. Для гидроксиапатита эмали зуба x =0,039, y =0,001. Карбонат уменьшает кристалличность апатита и делает его

более аморфным и хрупким. Чаще всего фосфат-анионы апатитов замещаются ионами НСО 3- по схеме:

Интенсивность замены зависит от числа образующихся гидрокарбонатов. В организме постоянно происходят реакции декарбоксилирования, и образующиеся молекулы СО 2 взаимодействуют с молекулами Н 2 O. Анионы НСО 3 - образуются в реакции, катализируемой карбоангидразой, и замещают фосфат-анионы.

Карбонатные апатиты более характерны для костной ткани. В тканях зуба они образуются в непосредственной близости от эма- лево-дентинной границы за счёт продукции анионов НСО 3 - одонтобластами. Возможно образование молекул НСО 3- за счёт активного метаболизма аэробной микрофлоры зубного налёта. Образующееся количество НСО 3- в этих участках может превышать PO 4 3- , что способствует образованию карбонатного апатита в поверхностных слоях эмали. Накопление карбонатапатита свыше 3-4% от общей массы гидроксиапатита повышает кариесвосприимчивость эмали. С возрастом количество карбонатных апатитов увеличивается.

Стронциевый апатит . В кристаллической решётке апатитов Sr 2+ может вытеснять или заменять вакантные места для Ca 2+ .

Это приводит к нарушению структуры кристаллов. В Забайкалье, вдоль берегов небольшой реки Уров, описано заболевание, получившее название «уровская» болезнь. Оно сопровождается поражением костного скелета, уменьшением конечностей у людей и у животных. В местности, загрязненной радионуклидами, неблагоприятное значение стронциевого апатита для организма человека связано с возможностью депонирования радиоактивного стронция.

Магниевый апатит образуется при замещении Ca 2+ на ионы Mg 2+ .

Органические вещества минерализованных тканей в основном представлены белками, а также углеводами и липидами.

3.2. БЕЛКИ МЕЖКЛЕТОЧНОГО МАТРИКСА

МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ТКАНЕЙ МЕЗЕНХИМНОГО

ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Белки минерализованных тканей составляют основу для прикрепления минералов и определяют процессы минерализации. Особенностью всех белков минерализованных тканей является наличие остатков фосфосерина, глутамата и аспартата, которые способны связывать Ca 2+ и таким образом участвовать в образовании кристаллов апатита на начальном этапе. Второй особенностью является присутствие углеводов и последовательности аминокислотных остатков арг-гли-асп в первичной структуре белков, что обеспечивает их связывание с клетками или с белками, формирующими межклеточный матрикс.

Часть белков встречается в межклеточном матриксе большинства минерализованных тканей. Это белки адгезии, кальций-связывающие белки, протеолитические ферменты, факторы роста. Другие белки со специальными свойствами присущи только данной ткани и связаны с определёнными процессами, характерными для этого типа ткани.

Остеонектин - гликопротеин, присутствующий в большом количестве в минерализованной ткани. Белок синтезируется остеобластами, фибробластами, одонтобластами и в небольшом количестве хондроцитами и эндотелиальными клетками. В N-концевой области остеонектина располагается большое количество отрицательно заряженных аминокислот. В сформированной α-спирали на N-концевой области имеется до 12 участков связывания Ca 2+ , входящего в состав гидроксиапатита. Через углеводный компонент остеонектин связывается с коллагеном I типа. Таким образом, остеонектин обеспечивает взаимодействие компонентов матрикса. Он также регулирует пролиферацию клеток и принимает участие во многих процессах на этапе развития и созревания минерализованных тканей.

Остеопонтин - белок с мол. массой ~32 000 кДа, содержит несколько повторов, богатых аспарагиновой кислотой, которые придают остеопонтину способность связываться с кристаллами гидроксиапатита.

В средней части молекулы содержится последовательность RGD (аргглу-асп), ответственная за прикрепление клеток. Этот белок играет ключевую роль в построении минерализованного матрикса, взаимодействии клеток и матрикса и транспорте неорганических ионов.

Костный сиалопротеин - специфичный белок минерализованных тканей с мол. массой ~70 кДа, на 50% состоящий из углеводов (из них 12% составляет сиаловая кислота). Большинство углеводов представлены О-связанными олигосахаридами, которые содержатся в N-кон- цевой области белка. Этот белок подвергается в реакциях сульфатирования тирозина различным модификациям. В составе костного сиалопротеина определяется до 30% фосфорилированных остатков серина и повторяющихся последовательностей глутаминовой кислоты, которые участвуют в связывании Ca 2+ . Костный сиалопротеин выявлен в костях, дентине, цементе, гипертрофированных хондроци- тах и остеокластах. Данный белок отвечает за прикрепление клеток и участвует в минерализации матрикса.

Костный кислый гликопротеин-75 - белок с мол. массой 75 кДа, по своему составу на 30% гомологичный остеопонтину. Присутствие большого количества остатков глутаминовой (30%), фосфорной (8%) и сиаловых (7%) кислот обеспечивает его способность связывать Ca 2+ . Белок обнаружен в костной ткани, дентине и хрящевой ростовой пластинке и не определяется в неминерализованных тканях. Костный кислый гликопротеин-75 ингибирует процессы резорбции в минерализованных тканях.

Gla-белки . Отличительной особенностью семейства Gla-белков является присутствие в их первичной структуре остатков 7-кар- боксиглутаминовой кислоты. Они различаются по мол. массе и количеству остатков 7-карбоксиглутаминовой кислоты. Образование 7-карбоксиглутаминовой кислоты происходит в процессе посттрансляционной модификации в витамин К-зависимой реакции карбоксилирования остатков глутаминовой кислоты. Наличие дополнительной карбоксильной группы в 7-карбоксиглутаминовой кислоте обеспечивает лёгкое связывание и отдачу ионов Ca 2+ .

К Gla-белкам относят остеокальцин и матриксный Gla-белок.

Остеокальцин (костный глутаминовый белок) - белок с мол. массой 6 кДа. Состоит из 49 аминокислотных остатков, из которых 3 представлены 7-карбоксиглутаминовой кислотой. Белок присутствует в костной ткани и дентине зуба. Синтезируется в виде предшественника (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Образование активной формы остеокальцина.

После отщепления сигнального пептида образуется про-остеокальцин, который далее подвергается посттрансляционной модификации. Вначале остатки глутаминовой кислоты окисляются, а затем происходит присоединение молекул СО 2 при участии витамин К-зависимой глутаматкарбоксилазы (рис. 3.4). Активность этого фермента снижается в присутствии варфарина - антагониста витамина К.

Нативный остеокальцин связывает Ca 2+ , идущие на образование кристаллов гидроксиапатита. В плазме крови содержится как нативный остеокальцин, так и его фрагменты.

Матриксный Gla-белок содержит 5 остатков 7-карбоксиглутами- новой кислоты и способен связываться с гидроксиапатитом. Белок обнаружен в пульпе зуба, легких, сердце, почках, хряще и появляется на ранних стадиях развития костной ткани.

Рис. 3.4. Посттрансляционная модификация остатков глутаминовой кислоты в молекуле про-остеокальцина. А - гидроксилирование глутаминовой кислоты; Б - связывание ионов кальция 7-карбоксиглутаминовой кислотой.

Протеин S содержит остатки 7-карбоксиглутаминовой кислоты и синтезируется главным образом в печени. Определяется в костной ткани, а при его дефиците обнаруживают изменения костного скелета.