ไฮดรอกซีอะพาไทต์ (HAp) คืออะไร?

ไฮดรอกซีอะพาไทต์ (HAp) เป็นแคลเซียมฟอสเฟตที่คล้ายกับเนื้อเยื่อแข็งของมนุษย์ในด้านสัณฐานวิทยาและองค์ประกอบ¹โดยเฉพาะมีโครงสร้างเป็นทรงหกเหลี่ยม^{2, 3}และอัตราส่วน Ca/P ตามสัดส่วนเท่ากับ 1.67 ซึ่งเท่ากับอะพาไทต์ในกระดูก^{2, 4, 5}.

ลักษณะสำคัญประการหนึ่งของไฮดรอกซีอะพาไทต์คือความเสถียรเมื่อเปรียบเทียบกับแคลเซียมฟอสเฟตชนิดอื่น ในทางอุณหพลศาสตร์ ไฮดรอกซีอะพาไทต์เป็นสารประกอบแคลเซียมฟอสเฟตที่เสถียรที่สุดภายใต้สภาวะทางสรีรวิทยา เช่น อุณหภูมิ ค่า pH และองค์ประกอบของของเหลวในร่างกาย².

ด้วยการพัฒนาของนาโนเทคโนโลยี ทำให้เห็นผลกระทบที่สำคัญต่อวิทยาศาสตร์วัสดุ การผลิตนาโนวัสดุได้รับความสนใจอย่างมากสำหรับการดูดซับ การเร่งปฏิกิริยา และการใช้งานทางแสง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเกี่ยวข้องกับวัสดุชีวภาพ⁶.

นาโนไฮดรอกซีอะพาไทต์ (นาโน-HAp) กำลังได้รับความสนใจในฐานะวัสดุชีวภาพสำหรับใช้ในงานประดิษฐ์เทียม เนื่องจากมีขนาด ลักษณะผลึก และองค์ประกอบทางเคมีที่คล้ายคลึงกับเนื้อเยื่อแข็งของมนุษย์ เคลือบฟันและกระดูกประกอบด้วยแร่ธาตุชนิดนี้เป็นส่วนใหญ่

เนื่องจากมีคุณสมบัติที่โดดเด่น⁶:

·ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ
·ฤทธิ์ทางชีวภาพ

· การนำไฟฟ้าของกระดูก
·ไม่มีพิษและไม่ก่อให้เกิดการอักเสบ

ไบโอเซรามิกนาโนไฮดรอกซีอะพาไทต์มีการใช้งานที่หลากหลายซึ่งรวมถึง⁶:

·วิศวกรรมเนื้อเยื่อกระดูก
·ฟิลเลอร์ช่องว่างกระดูกสำหรับศัลยกรรมกระดูกและข้อ ศัลยกรรมกระดูกและข้อ ศัลยกรรมกระดูกสันหลัง ศัลยกรรมใบหน้าและขากรรไกร และศัลยกรรมทันตกรรม
·เคลือบสารออร์โธปิดิกส์และรากฟันเทียม
·การฟื้นฟูความผิดปกติของปริทันต์
·การเสริมสันที่ไม่มีฟัน
·การรักษาทางทันตกรรม เช่น การปิดโพรงประสาท
·การซ่อมแซมรูเจาะทางกลและการสร้างกำแพงกั้นบริเวณปลายราก
·สารตัวเติมสำหรับการเสริมแรงซีเมนต์แก้วไอโอโนเมอร์บูรณะ (GIC) และเรซินคอมโพสิตบูรณะ
·สารลดอาการเสียวฟันหลังการฟอกสีฟัน
·สารเติมแร่ธาตุในยาสีฟัน
·การรักษาฟันผุในระยะเริ่มต้น
· การส่งมอบยาและยีน

------ การใช้ทางการแพทย์ ------

รากเทียมไททาเนียมและสแตนเลสมักเคลือบด้วยสารเคลือบไฮดรอกซีอะพาไทต์เพื่อหลอกร่างกายและลดอัตราการปฏิเสธรากเทียม ไฮดรอกซีอะพาไทต์ยังใช้ในกรณีที่มีช่องว่างหรือข้อบกพร่องในกระดูกได้ กระบวนการนี้ดำเนินการโดยใช้ผง ก้อน หรือเม็ดของวัสดุที่วางไว้ในบริเวณกระดูกที่ได้รับผลกระทบ

เนื่องจากมีฤทธิ์ทางชีวภาพ จึงกระตุ้นให้กระดูกเจริญเติบโตและฟื้นฟูส่วนที่บกพร่อง กระบวนการนี้สามารถเป็นทางเลือกแทนการปลูกถ่ายกระดูกจากผู้บริจาคและจากสัตว์อื่น โดยปกติแล้วจะทำให้ระยะเวลาในการรักษาสั้นกว่าเมื่อไม่ใช้ไฮดรอกซีอะพาไทต์

------ การใช้ในการดูแลช่องปาก ------

องค์ประกอบของเคลือบฟันประกอบด้วยนาโนไฮดรอกซีอะพาไทต์ 97% และสารอินทรีย์และน้ำ 3% ในเนื้อฟัน นาโนไฮดรอกซีอะพาไทต์ประกอบด้วย 70%⁸.

เนื่องจากนาโนไฮดรอกซีอะพาไทต์เป็นองค์ประกอบหลักของเคลือบฟัน จึงทำให้มีลักษณะเป็นสีขาวสดใสและกำจัดการสะท้อนแสงแบบกระจายโดยการปิดรูพรุนขนาดเล็กบนพื้นผิวเคลือบฟัน

นาโนไฮดรอกซีอะพาไทต์สังเคราะห์มีขนาดเลียนแบบไฮดรอกซีอะพาไทต์ในเนื้อฟันหรืออะพาไทต์เคลือบฟันตามธรรมชาติ ผลการทดลองแสดงให้เห็นถึงข้อดีของนาโนไฮดรอกซีอะพาไทต์ในการซ่อมแซมเคลือบฟัน^9-10ซึ่งนำไปสู่การนำไปใช้ในยาสีฟันและน้ำยาบ้วนปากเพื่อส่งเสริมการฟื้นฟูเคลือบฟันหรือเนื้อฟันที่สูญเสียแร่ธาตุโดยการสะสมอนุภาคนาโนไฮดรอกซีอะพาไทต์ในจุดบกพร่อง¹¹.

------ พื้นที่อื่นๆ ------ 

พบว่าตัวกรองอากาศแบบคอมโพสิตที่มีโครงสร้างนาโนในเชิงทดลองซึ่งประกอบด้วยไฮดรอกซีอะพาไทต์มีประสิทธิภาพในการดูดซับและสลาย CO ซึ่งอาจนำไปสู่การใช้เพื่อลดมลพิษจากไอเสียรถยนต์ในที่สุด¹².

ในปี 2014 ได้มีการสังเคราะห์สารประกอบอัลจิเนต/นาโน-ไฮดรอกซีอะพาไทต์และทดสอบภาคสนามเพื่อใช้เป็นสารดูดซับฟลูออไรด์ สารประกอบชีวภาพนี้จะกำจัดฟลูออไรด์ออกโดยใช้กลไกการแลกเปลี่ยนไอออน และเข้ากันได้ทางชีวภาพและย่อยสลายได้ทางชีวภาพ¹³.

ในปัจจุบันการประยุกต์ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยา^14-16และการแยกโปรตีน¹⁷ได้รับการพัฒนาและทดสอบสำเร็จแล้วโดยใช้แคลเซียมฟอสเฟตที่มีโครงสร้างนาโน ซึ่งชี้ให้เห็นว่ายังมีการประยุกต์ใช้นวัตกรรมใหม่ๆ อีกมากมายสำหรับวัสดุเหล่านี้

ไฮดรอกซีอะพาไทต์ (ภาพจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน) 

1.ขนาดนาโน (ชนิดเข็ม)

 

2. ขนาดไมครอน (ทรงกลม)

3. ระดับไมครอน (ชนิดเข็ม)

3. ระดับไมครอน (ชนิดแท่งสั้น)