فوسفات ثلاثي الكالسيوم

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

فوسفات ثلاثي الكالسيوم (يُختصر أحيانًا إلى TCP )، والمعروف باسم فوسفات الكالسيوم ، هو ملح كالسيوم لحمض الفوسفوريك، وصيغته الكيميائية Ca₃ ( PO₄ ) ₂ . يُعرف أيضًا باسم فوسفات الكالسيوم ثلاثي القاعدة وفوسفات العظام الجيري ( BPL ). وهو مادة صلبة بيضاء قليلة الذوبان. معظم العينات التجارية من "فوسفات ثلاثي الكالسيوم" هي في الواقع هيدروكسي أباتيت . [ 4 ] [ 5 ]

يوجد في ثلاثة أشكال بلورية متعددة α و α′ و β. وتكون حالتا α و α′ مستقرتين عند درجات الحرارة العالية.

التسمية

يشير فوسفات الكالسيوم إلى العديد من المواد التي تتكون من أيونات الكالسيوم (Ca2 + ) بالإضافة إلى الفوسفات الأرثو ( PO3-4 ) أو الميتافوسفات أو البيروفوسفات ( P) .2 O 4− 7 ) وأحيانًا أيونات الأكسيدوالهيدروكسيد. على وجه الخصوص، معدنالأباتيتله الصيغة Ca5(PO4)3X، حيثXهوFأوClأوOHأو خليط منها؛ وهوهيدروكسي أباتيتإذا كان الأيون الإضافي هو الهيدروكسيد بشكل أساسي. الكثير من "فوسفات ثلاثي الكالسيوم" الموجود في السوق هو في الواقعهيدروكسي أباتيت. [ 5 ]

تحضير

يتم إنتاج فوسفات ثلاثي الكالسيوم تجارياً عن طريق معالجة هيدروكسي أباتيت بحمض الفوسفوريك والجير المطفأ . [ 4 ]

لا يمكن ترسيبه مباشرةً من المحلول المائي. عادةً ما تُستخدم تفاعلات التحلل المزدوج، التي تتضمن فوسفاتًا قابلًا للذوبان وأملاح الكالسيوم، مثل (NH₄ ) ₂HPO₄ + Ca(NO₃ ) ₂ . [ 6 ] تُجرى هذه التفاعلات في ظل ظروف حموضة مضبوطة بدقة. سيكون الراسب إما "فوسفات ثلاثي الكالسيوم غير متبلور" (ATCP)، أو هيدروكسي أباتيت ناقص الكالسيوم (CDHA)، Ca₉ ( HPO₄ ) ( PO₄ ) ₅ ( OH )، (يُشار إلى CDHA أحيانًا باسم ثلاثي فوسفات الكالسيوم الأباتيتي). [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] يمكن الحصول على فوسفات ثلاثي الكالسيوم المتبلور عن طريق تكليس الراسب. يتكون β-Ca₃ ( PO₄ ) ₂ بشكل عام، بينما تتطلب عملية إنتاج α-Ca₃ ( PO₄ ) ₂ درجات حرارة أعلى .

يتمثل البديل للإجراء الرطب في تسخين خليط من بيروفوسفات الكالسيوم وكربونات الكالسيوم: [ 7 ]

CaCO 3 + Ca 2 P 2 O 7 → Ca 3 (PO 4 ) 2 + CO 2

هيكل الأشكال المتعددة β- و α- و α'- Ca 3 (PO 4 ) 2

يحتوي فوسفات ثلاثي الكالسيوم على ثلاثة أشكال متعددة معروفة، الشكل المعيني β (الموضح أعلاه)، وشكلين عند درجات الحرارة العالية، وهما أحادي الميل α وسداسي α′. تبلغ الكثافة البلورية لفوسفات ثلاثي الكالسيوم β 3.066  جم /  سم³ ، بينما تكون الأشكال عند درجات الحرارة العالية أقل كثافة، حيث تبلغ كثافة فوسفات ثلاثي الكالسيوم α 2.866 جم / سم³ وكثافة فوسفات ثلاثي الكالسيوم α′ 2.702 جم/ سم³. تتميز جميع الأشكال ببنية معقدة تتكون من مراكز فوسفات رباعية الأوجه مرتبطة بأيونات الكالسيوم عبر الأكسجين. [ 9 ] يحتوي كل شكل من الأشكال عند درجات الحرارة العالية على نوعين من الأعمدة، أحدهما يحتوي على أيونات الكالسيوم فقط والآخر يحتوي على كل من الكالسيوم والفوسفات. [ 10 ]    

توجد اختلافات في الخصائص الكيميائية والبيولوجية بين الشكلين β و α، حيث يتميز الشكل α بذوبانه العالي وقابليته للتحلل الحيوي. كلا الشكلين متوفران تجارياً، ويُستخدمان في تركيبات طبية وسنية. [ 10 ]

حدوث

يُعد فوسفات الكالسيوم أحد نواتج الاحتراق الرئيسية للعظام (انظر رماد العظام ).

يُستخرج فوسفات الكالسيوم أيضاً بشكل شائع من مصادر غير عضوية مثل الصخور المعدنية. [ 11 ]

يوجد فوسفات ثلاثي الكالسيوم بشكل طبيعي في عدة أشكال، بما في ذلك:

  • يوجد فوسفات الكالسيوم في المغرب وإسرائيل والفلبين ومصر وكولا ( روسيا ) ، وبكميات أقل في بعض البلدان الأخرى. ولا يكون شكله الطبيعي نقيًا تمامًا، إذ يحتوي على مكونات أخرى كالرمل والجير التي قد تُغير تركيبه. وتتراوح نسبة خامس أكسيد الفوسفور (P₂O₅ ) في معظم صخور فوسفات الكالسيوم بين 30% و40% من وزنها .
  • في هياكل وأسنان الحيوانات الفقارية .
  • في الحليب .
  • يُعدّ التويت ، وهو نظير طبيعي لأورثوفوسفات ثلاثي الكالسيوم (V)، مكونًا نادرًا في بعض النيازك . ويرتبط تكوينه بالتحول الصدمي . [ 12 ]

فوسفات الكالسيوم ثنائي الطور، BCP

كان فوسفات الكالسيوم ثنائي الطور (BCP) يُعرف في الأصل باسم فوسفات ثلاثي الكالسيوم، ولكن أظهرت تقنيات حيود الأشعة السينية أن المادة عبارة عن خليط متجانس من طورين، هما هيدروكسي أباتيت (HA) وفوسفات ثلاثي الكالسيوم بيتا. [ 13 ] وهو مادة خزفية. [ 14 ] تتضمن عملية التحضير التلبيد ، مما يؤدي إلى تحلل غير قابل للانعكاس للأباتيتات ناقصة الكالسيوم [ 7 ] والتي تُسمى أيضًا بالأباتيتات غير المتكافئة أو فوسفات الكالسيوم القاعدي. [ 15 ] ومن الأمثلة على ذلك: [ 16 ]

Ca 10− δ (PO 4 ) 6− δ (HPO 4 ) δ (OH) 2− δ → (1− δ ) Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 + 3 δ Ca 3 (PO 4 ) 2

قد يحتوي β-TCP على شوائب، مثل بيروفوسفات الكالسيوم ( Ca₂P₂O₇ ) والأباتيت . β-TCP قابل للامتصاص الحيوي. تتضمن عملية التحلل الحيوي لـ β-TCP ذوبانًا أسرع لطور β-TCP متبوعًا بإزالة بلورات HA. لا يذوب β-TCP في سوائل الجسم عند مستويات الأس الهيدروجيني الفسيولوجية، ويتطلب ذوبانه نشاطًا خلويًا ينتج عنه بيئة حمضية. [ 7 ]

الاستخدامات

مادة مضافة غذائية

يُستخدم فوسفات ثلاثي الكالسيوم في التوابل المطحونة كمادة مانعة للتكتل ، على سبيل المثال لمنع تكتل ملح الطعام. وقد تم تخصيص الرقم E341 لمضافات الطعام الأوروبية لفوسفات الكالسيوم .

منتجات الصحة والجمال

يوجد أيضًا في بودرة الأطفال ، ومضادات الحموضة ، ومعجون الأسنان . [ 4 ] قد تساعد معاجين الأسنان التي تحتوي على فوسفات ثلاثي الكالسيوم بيتا المُعدَّل وظيفيًا (fTCP) في إعادة تمعدن مينا الأسنان . [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]

الطب الحيوي

يُستخدم الكالسيوم أيضًا كمكمل غذائي [ 20 ] ، وهو موجود طبيعيًا في حليب الأبقار ، مع أن أكثر أشكاله شيوعًا واقتصادية هي كربونات الكالسيوم (التي يجب تناولها مع الطعام) وسترات الكالسيوم (التي يمكن تناولها بدون طعام). [ 21 ] وهناك بعض الجدل حول التوافر الحيوي المختلف لأملاح الكالسيوم المختلفة.

يمكن استخدامه كبديل للأنسجة لإصلاح العيوب العظمية عندما لا يكون ترقيع العظام الذاتي ممكنًا أو عمليًا. [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] يمكن استخدامه بمفرده أو بالاشتراك مع بوليمر قابل للتحلل الحيوي والامتصاص مثل حمض البولي جليكوليك . [ 25 ] كما يمكن دمجه مع مواد ذاتية المنشأ لترقيع العظام. [ 26 ] [ 27 ]

تُستخدم سقالات فوسفات ثلاثي الكالسيوم بيتا المسامية كنظم حاملة للأدوية لتوصيل الأدوية موضعياً في العظام. [ 28 ]

مراجع

  1. 1 2 3 هاينز، ويليام م.، محرر. (2016). دليل سي آر سي للكيمياء والفيزياء (الطبعة 97  ). بوكا راتون، فلوريدا: مطبعة سي آر سي . ص  4.54. ISBN 9781498754293.
  2. ↑ جون رامبل (18 يونيو 2018). دليل سي آر سي للكيمياء والفيزياء ( الطبعة 99). مطبعة سي آر سي. الصفحات 5-188 . ISBN   978-1-138-56163-2.
  3. ↑ زومدال، ستيفن س. (2009). المبادئ الكيميائية، الطبعة السادسة . شركة هوتون ميفلين. ص. A21. ISBN  978-0-618-94690-7.
  4. 1 2 3 كلاوس شرودتر؛ جيرهارد بيترمان؛ توماس ستافيل؛ فريدريش وال؛ توماس كلاين؛ توماس هوفمان (2012). "حمض الفوسفوريك والفوسفات". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . فاينهايم: وايلي-VCH. دوى : 10.1002/14356007.a19_465.pub3 . رقم ISBN 978-3-527-30673-2.
  5. 1 2 الموسوي، يوسف؛ تيريس، هيلين؛ كويلارد، صوفي؛ روبرز، ماري هيلين؛ همبرت، برنارد (يناير 2023). " الطبيعة الحقيقية لفوسفات ثلاثي الكالسيوم المستخدم كمضاف غذائي (E341(iii))" . مواد نانوية . 13 (12): 1823. doi : 10.3390/nano13121823 . ISSN 2079-4991 . PMC 10303396. PMID 37368253 .   
  6. 1 2 ديستانفيل، أ.؛ شامبيون، إ.؛ بيرناش-أسولان، د.؛ لابورد، إ. (2003). "تخليق وتوصيف وسلوك حراري لفوسفات ثلاثي الكالسيوم الأباتيتي". كيمياء وفيزياء المواد . 80 (1): 269-277 . doi : 10.1016/S0254-0584(02)00466-2 .
  7. 1 2 3 4 ري، سي.؛ كومبس، سي.؛ درويه، سي.؛ جروسين، دي. (2011). "1.111 - السيراميك النشط بيولوجيًا: الكيمياء الفيزيائية". في دوشين، بول (محرر). المواد الحيوية الشاملة . المجلد 1. إلسيفير. الصفحات 187-281 . doi : 10.1016/B978-0-08-055294-1.00178-1 . ISBN   978-0-08-055294-1.
  8. ↑ دوروزكين، سيرجي ف. (ديسمبر 2012). "فوسفات الكالسيوم غير المتبلور (أورثو)". أكتا بيوماتيريليا . 6 (12): 4457-4475 . doi : 10.1016/j.actbio.2010.06.031 . PMID 20609395 . 
  9. ↑ ياشيما، م.؛ ساكاي، أ.؛ كامياما، ت.؛ هوشيكاوا، أ. (2003). "تحليل البنية البلورية لفوسفات ثلاثي الكالسيوم بيتا Ca3 ( PO4 ) 2 باستخدام حيود مسحوق النيوترونات". مجلة الكيمياء الصلبة . 175 (2): 272-277 . Bibcode : 2003JSSCh.175..272Y . doi : 10.1016/S0022-4596(03)00279-2 .
  10. 1 2 كاروديغواس، آر جي؛ دي أزا، إس. (2011). "فوسفات ثلاثي الكالسيوم ألفا: التركيب والخواص والتطبيقات الطبية الحيوية". أكتا بيوماتيريليا . 7 (10): 3536-3546 . doi : 10.1016/j.actbio.2011.06.019 . PMID 21712105 . 
  11. ↑ يعقوبو، جين، ماجستير. دليل مجلة النباتيين لمكونات الطعام "دليل مكونات الطعام". مجموعة موارد النباتيين، بدون تاريخ. موقع إلكتروني. 14 سبتمبر 2012.
  12. ↑ Tuite . Mindat.org
  13. ↑ داكولسي، ج.؛ ليجيروس، ر. (2008). "17 - سيراميك ثنائي الطور من فوسفات ثلاثي الكالسيوم / هيدروكسي أباتيت". في: كوكوبو، تاداشي (محرر). السيراميك الحيوي وتطبيقاته السريرية . دار وود هيد للنشر. ص 395-423 . doi : 10.1533/9781845694227.2.395 . ISBN  978-1-84569-204-9.
  14. ↑ ساليناس، أنطونيو ج.؛ فاليت-ريجي، ماريا (2013). "السيراميك النشط بيولوجيًا: من ترقيع العظام إلى هندسة الأنسجة". RSC Advances . 3 (28): 11116–11131 . Bibcode : 2013RSCAd...311116S . doi : 10.1039/C3RA00166K .
  15. ↑ إليوت، جيه سي (1994). "3 - هيدروكسي أباتيت وأباتيت غير متكافئ". دراسات في الكيمياء غير العضوية . المجلد 18. إلسيفير. الصفحات 111-189 . doi : 10.1016/B978-0-444-81582-8.50008-0 . ISBN   978-0-444-81582-8.
  16. ↑ فاليت-ريجي، م.؛ رودريغيز-لورينزو، ل.م. (نوفمبر 1997). "تخليق وتوصيف الأباتيت ناقص الكالسيوم". أيونيات الحالة الصلبة . 101-103 ، الجزء 2: 1279-1285 . doi : 10.1016/S0167-2738(97)00213-0 .
  17. ↑ هامبا هـ، ناكامورا ك، نيكيدو ت، تاغامي ج، موراماتسو ت (أكتوبر 2020). "إعادة تمعدن آفات الطبقة السطحية للمينا باستخدام معجون أسنان يحتوي على فوسفات ثلاثي الكالسيوم والفلورايد: تحليل ميكروي مقطعي في المختبر" . مجلة BMC لصحة الفم . 20 (1) 292. doi : 10.1186/s12903-020-01286-1 . PMC 7590595. PMID 33109184 .  
  18. ↑ ماير ف، أمايتشي ب ت، فابريتيوس هـ أ، إيناكس ج (2018). "نظرة عامة على فوسفات الكالسيوم المستخدم في العناية الفموية المحاكية للطبيعة" . مجلة طب الأسنان المفتوحة . 12 : 406-423 . doi : 10.2174/1874210601812010406 . PMC 5997847. PMID 29988215 .  
  19. ↑ لايمباك إتش، إيناكس جيه، ماير إف (يوليو 2023). "تحسين صحة الفم باستخدام معاجين أسنان حيوية محاكاة خالية من الفلورايد وقائمة على فوسفات الكالسيوم: تحديث للأدلة السريرية" . المحاكاة الحيوية . 8 (4): 331. doi : 10.3390/biomimetics8040331 . PMC 10452078. PMID 37622936 .  
  20. ↑ بونجور جيه بي، كاري إيه إل، فيراري إس، كلافين إتش، سلوسمان دي، ثينتز جي، ريزولي آر (مارس 1997). "الأطعمة الغنية بالكالسيوم ونمو كتلة العظام لدى الفتيات قبل سن البلوغ: تجربة عشوائية مزدوجة التعمية مضبوطة بالغفل" . مجلة التحقيقات السريرية 99 (6): 1287-1294 . doi : 10.1172/JCI119287 . PMC 507944. PMID 9077538 .  
  21. ↑ ستراوب، د. أ. (يونيو 2007). "مكملات الكالسيوم في الممارسة السريرية: مراجعة للأشكال والجرعات والاستخدامات". مجلة التغذية والممارسة السريرية . 22 (3): 286-296 . doi : 10.1177/0115426507022003286 . PMID 17507729 . 
  22. ↑ باديرني إس، تيرزي إس، أميندولا إل (سبتمبر 2009). "علاج عيوب العظام الكبيرة باستخدام بديل عظمي موصل للعظم". جراحة الجهاز العضلي الهيكلي . 93 (2): 89-96 . doi : 10.1007/s12306-009-0028-0 . PMID 19711008. S2CID 33413039 .  
  23. ↑ مور دي سي، تشابمان إم دبليو، مانسكي دي (1987). "تقييم سيراميك فوسفات الكالسيوم ثنائي الطور لاستخدامه في ترقيع عيوب منتصف العظام الطويلة". مجلة أبحاث جراحة العظام . 5 (3): 356-365 . doi : 10.1002/jor.1100050307 . PMID 3040949. S2CID 41579389 .  
  24. ↑ لانج تي إيه، زيرويك جيه إي، بيك آر دي، موني في، هاريسون بي إتش (1986). "فوسفات ثلاثي الكالسيوم الحبيبي في العيوب الإسفنجية الكبيرة". حوليات العلوم السريرية والمخبرية . 16 (6): 467-472 . PMID 3541772 . 
  25. ↑ كاو هـ، كوبوياما ن (سبتمبر 2009). "هيكل مركب مسامي قابل للتحلل الحيوي من حمض البولي جليكوليك/بيتا-ثلاثي فوسفات الكالسيوم لهندسة أنسجة العظام". العظام . 46 (2): 386-395 . doi : 10.1016/j.bone.2009.09.031 . PMID 19800045 . 
  26. ↑ إيربي إي إم، ماركس جي جي، كلاينف تي دي، بيلينكامبي إل دي (أكتوبر 2001). "إمكانات حشو فراغات العظم الإسفنجي الاصطناعي فائق المسامية من فوسفات ثلاثي الكالسيوم بيتا وطعم مركب من نخاع العظم المسحوب" . المجلة الأوروبية للعمود الفقري . 10 (ملحق 2): S141– S146 . doi : 10.1007/s005860100287 . PMC 3611552. PMID 11716011 .  
  27. ↑ بانسال إس، تشوهان في، شارما إس، ماهيشواري آر، جويال إيه، راغوفانشي إس (يوليو 2009). "تقييم هيدروكسي أباتيت وفوسفات ثلاثي الكالسيوم بيتا الممزوج بنخاع العظم كبديل لطعم العظم في عملية دمج الفقرات الخلفية الجانبية" . المجلة الهندية لجراحة العظام . 43 (3): 234-239 . doi : 10.4103 / 0019-5413.49387 (غير نشط في 12 يوليو 2025). PMC 2762171. PMID 19838344 .  {{cite journal}}: صيانة CS1: رقم التعريف الرقمي غير نشط اعتبارًا من يوليو 2025 ( رابط )
  28. ↑ كوندو، ب؛ ليموس، أ؛ ساوندرا بانديان، س؛ سين، ب.س؛ داتا، س؛ فيريرا، ج.م.ف؛ باسو، د (2010). "تطوير هياكل مسامية من هيدروكسي أباتيت وبيتا-ثلاثي فوسفات الكالسيوم عن طريق دمج النشا بطريقة الرغوة ونظام توصيل الأدوية القائم على هيكل ثنائي الطبقات من الكيتوزان". مجلة علوم المواد: المواد الطبية . 21 (11): 2955-2969 . doi : 10.1007/s10856-010-4127-0 . PMID 20644982. S2CID 6483779 .