Dibasisches Calciumphosphat-Dihydrat

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Calciumphosphat (CaP) ist der gebräuchliche Name einer Familie von Mineralien, die Calciumkationen enthalten (Ca2+) zusammen mit Orthophosphat- (PO₄3−), Metaphosphat- (PO₃−) oder Pyrophosphat- (P₂O₇4−)-Anionen und manchmal Wasserstoff- (H+) oder Hydroxid- (OH−)-Ionen. CaP ist die Hauptform von Kalzium, die in der Milch und im Blut von Rindern vorkommt. Es ist der wichtigste anorganische Bestandteil des Knochens (ca. 60 Gew.-% des Knochens) und der Hauptbestandteil des Zahnschmelzes (ca. 90 %). Calciumphosphate mit einem Ca/P-Atomverhältnis zwischen 1,5 und 1,67 werden Apatite (z. B. Hydroxylapatit oder Fluorapatit) genannt. Calciumphosphat (CaP)-Biokeramiken werden aufgrund ihrer guten Biokompatibilität, Osteointegration und Osteokonduktion häufig im Bereich der Knochenregeneration sowohl in der Orthopädie als auch in der Zahnmedizin eingesetzt.

Calciumphosphate werden in medizinischen Anwendungen häufig in Form von Zementen, Beschichtungen, Gerüsten und Pasten verwendet.

Einzelne Calciumphosphatphasen wie dibasisches Calciumphosphatdihydrat sind die Hauptmitglieder der CaP-Familie, die für biomedizinische Anwendungen von Interesse sind.

Dibasisches Calciumphosphat-Dihydrat (DCPD, Brushit)

DCPD ist die am einfachsten zu synthetisierende CaP-Verbindung. Es ist biokompatibel, biologisch abbaubar und osteokonduktiv und kann in DCPA (pH 7) umgewandelt werden. Es wird beobachtet, dass DCPD in vivo entweder in pHAp umgewandelt werden kann oder abgebaut und durch Knochen ersetzt wird. Brushit kann sich als Zwischenphase bei pathologischen Verkalkungen in leicht sauren Medien (z. B. in Zahnsteinen, Harnsteinen und Harnsteinen) bilden. DCPD wurde als Zwischenprodukt sowohl bei der Knochenmineralisierung als auch bei der Auflösung des Zahnschmelzes in Säuren (Zahnerosion) vorgeschlagen. In der Medizin wird DCPD in CaP-Zementen und als Zwischenprodukt zur Zahnremineralisierung verwendet. DCPD wird Zahnpasta sowohl zum Kariesschutz (in diesem Fall gekoppelt mit F-haltigen Verbindungen wie NaF und/oder Na₂PO₃F) als auch als schonendes Poliermittel zugesetzt. Wenn große Mengen an DCPD in vivo in pHAp umgewandelt werden, kann aufgrund der großen Mengen an Säure, die bei dieser Reaktion freigesetzt werden, eine schwere Entzündungsreaktion beobachtet werden. DCPD-Kristalle können einfach durch Neutralisation von Phosphorsäure mit Calciumhydroxid bei einem pH-Wert zwischen 3 und 4 bei Raumtemperatur hergestellt werden. Im Allgemeinen kann DCPD durch doppelte Zersetzung zwischen kalzium- und phosphathaltigen Lösungen in leicht sauren Medien gewonnen werden. Es kann auch durch Umwandlung von Calciumphosphatsalzen in sauren Medien oder durch Reaktion von Calciumsalzen wie Calciumcarbonat in sauren Orthophosphatlösungen gebildet werden. DCPD-Kristalle bestehen aus parallel zueinander angeordneten CaPO₄-Ketten, zwischen denen Gitterwassermoleküle eingelagert sind.