Hydroxylapatit

Hydroxylapatit ist ein chemisch verändertes Tricalciumphosphat. In Gegenwart von Ca(OH)2 wandelt sich Tricalciumphosphat bei einem pH-Wert über 8 in das thermodynamisch stabilere Hydroxylapatit um und kristallisiert zu Ca5(PO4)3(OH). Es ist ein komplexes Salz und bildet die kristalline Grundsubstanz von Knochen und Zähnen. Durch den Austausch von OH-Gruppen des Hydroxylapatits gegen Fluorionen wird es in Fluorapatit umgewandelt. Hydroxylapatit ist zu etwa 40 % in Knochen, zu rund 70 % im Zahnbein (Dentin) und bis zu 97 % im Zahnschmelz (Enamelum) enthalten.

Zahnschmelz besteht zu 97 % aus Hydroxylapatit und ist damit härter als Stahl. Säuren aus Mundbakterien oder Nahrungsmitteln können jedoch das Hydroxylapatit angreifen und zersetzen: Ca5[OH|(PO4)3] + H3O+ → 5 Ca2+ + 3 PO43– + 2 H2O Die Hydroxidionen im Apatit werden durch Säuren neutralisiert, wodurch das Kristallgitter zerfällt. Im Gegensatz dazu ist Fluorapatit säurestabil, da die Fluorid-Ionen nicht mit H3O+ reagieren. Bei der Fluorideinlagerung werden die OH–-Ionen im Hydroxylapatit durch Fluorid-Ionen ersetzt: Ca5[OH|(PO4)3] + F– ⇌ Ca5[F|(PO4)3] + OH– Auf diese Weise können Hydroxylapatit-Kristalle an der Oberfläche des Zahnschmelzes in Fluorapatit umgewandelt werden, was den Zahnschmelz vor Säureangriffen schützt (sog. "Schmelzhärtung").

In reiner oder gesinterter Form (H.-Keramik) wird Hydroxylapatit als Knochenersatzstoff zum Auffüllen von Knochendefekten, zur Augmentation von Kieferknochen und als keramisches Beschichtungsmaterial bei Implantaten (sog. "HA-Beschichtung") verwendet. Als Füllungswerkstoff hat es sich bisher (2007) jedoch nicht etabliert.

Aus Bild der Wissenschaft 12/2018: "Ein universelles Mineral - Hydroxylapatit, Ca5(PO4)3(OH), setzt sich aus Kalzium und Phosphat zusammen, bildet die Grundlage der Hartsubstanz von Wirbeltieren und kommt auch im menschlichen Organismus in großen Mengen vor. Je höher der Anteil an Hydroxylapatit, desto härter ist das entsprechende Gewebe. Zahnschmelz als äußere Schicht des Zahns besteht zu etwa 97 Prozent daraus, Dentin hingegen (die innere Zahnschicht) zu zirka 70 Prozent, Knochen wiederum zu rund 65 Prozent."