Биология полости рта - Боровский Е.В.
ISBN 5-86093-077-1
Скачать (прямая ссылка):
Са10 (Р04)6 (ОН) 2 + Mg2- — Ca,Mg (Р04)в (ОН)2 + Са*+.
Известно, что приведенное выше изоморфное замещение в молекуле гидроксиапатита является неблагоприятным для течения кариеса, так как при этом снижается резистентность кристаллов и эмали в целом к неблагоприятным воздействиям.
Важное практическое значение имеет другая реакция изоморфного замещения, которая часто происходит в гидроксиапатитах:
Сэ10 (Р04)в (ОН)2+ F- —> Са10 (Р04)сF (ОН) + (ОН)-.
В результате этой реакции из гидроксиапатита получается гидроксифторапатит. Это соединение обладает значительно большей резистентностью к растворению, чем гидроксиапатит. Именно с этой способностью гидроксиапатита связывают профилактическое действие фтора. В специальных исследованиях было установлено, что при замещении фтором даже одной из 50 гидроксильных групп растворимость эмали резко понижается. Таким образом, механизм фторирования эмали при
89
местном применении фтора заключается в приведенной выше изоморфной реакции.
Однако при воздействии высоких концентраций фтора на гидроксиапатит реакция идет по другому типу:
Са10 (Р04)„ (ОН), + 2F-—*• 10CaF2 + 6Р04з- + 2 (ОН)".
В результате этой реакции образуется фторид кальция— практически нерастворимое соединение, которое быстро исчезает с поверхности зубов в результате выщелачивания. Эта реакция при фторировании является нежелательной, в связи с чем не следует применять высокие концентрации фторидов, исобенно в кислых растворах.
Другой причиной изменения состава гидроксиапати-та является наличие вакантных мест в кристаллической решетке гидроксиапатитов. Сущность этого явления заключается в наличии свободного места в узле кристаллической решетки, которое должен занимать один из ионов. При образовании кристаллов вследствие различных обстоятельств отдельные места в кристаллической решетке остаются незанятыми. Вакансии и изоморфные замещения могут наблюдаться в уже сформированном кристалле при физических и химических воздействиях на него, например при взаимодействии с кислотами. Следствием изоморфных замещений и образования вакансий являются выраженные нарушения структуры и изменения свойств кристаллов и вещества гидроксиапа-тита в целом: могут значительно измениться проницаемость эмали, ее резистентность к растворению, адсорбционные свойства.
Все эти факторы могут иметь непосредственное отношение к проблеме минерализации и реминерализации. В результате образования вакансий уменьшается коэффициент Са/Р и происходит ряд других нарушений. В кристаллах с большим количеством вакансий резка возрастает способность к поверхностным реакциям. Причину этого легко понять при сравнении формул, например, десяти- и восьмикальциевого гидроксиапа-тита:
ICa10p°+ I (Р04)6 (ОН)*]»- и [Са8р+ [ (Р04)6 (ОН)*]»-.
Если в десятикальциевом гидроксиапатите количество зарядов у положительно заряженных ионов (2+хЮ = = 20+) равно их количеству у отрицательно заряженных ионов (3-х6+1-х2=20-), то у восьмикальциевого
90
тидроксиапатита количество положительных зарядов (2+х8=16+) будет значительно меньше числа отрицательно заряженных ионов (3~Х6+1-Х2=20~). Таким образом, кристаллы такого тидроксиапатита будут заряжены отрицательно. В случае вакансий отрицательно заряженных ионов поверхность кристаллита приобретет избыточный положительный заряд. Следствием неуравновешенности тидроксиапатита будет его повышенная -реакционная способность, особенно к поверхностным реакциям. Для снижения избыточной поверхностной энергии заряженный гидроксиапатит будет сорбировать на своей поверхности нейтрализующие избыточный заряд ионы. Следовательно, наличие вакансий в кристаллической решетке может обусловить повышенную реакционную способность тидроксиапатита и высокую интенсивность процесса адсорбции на кристаллах.
По данным D. Carlstrom (1964), каждый кристалл тидроксиапатита покрыт гидратной оболочкой толщиной около 1 нм, а кристаллы расположены на расстоянии 2,5 нм друг от друга. Эти данные имеют очень важное значение, так как позволяют понять механизм изоион-ного и гетероионного (изоморфного) замещения в кристаллах, играющих важную роль в обеспечении стабильного состояния эмали, изменении ее состава и свойств, в процессе реминерализации.
Согласно данным G. Neuman и М. Neuman (1961), наличие на поверхности кристаллов, соприкасающихся ¦с жидкостью, тонкого гидратного слоя является твердо установленным фактом. Причиной его образования ¦считают электрическую асимметрию поверхности кристалла вследствие неуравновешенности поверхностного ¦слоя. Наличие избыточной энергии приводит к адсорбции водного слоя с находящимися в нем ионами, которые нейтрализуют заряд поверхности тидроксиапатита. Таким образом, любое проникновение веществ на поверхность или внутрь кристалла связано с преодолением гидратной оболочки. Поданным G. Neuman (1961), проникновение различных веществ в кристалл гидрок-сиапатита происходит в три стадии.
I стадия соответствует ионному обмену между массой раствора, в которую погружен или которой омывается кристалл, и гидратной оболочкой. В результате этого в гидратной оболочке накапливаются некоторые ионы. Такой способностью в основном обладают те иолы, которые могут уравновесить избыточный поверх-
