Calciumfosfaatsysteem

Calciumfosfaatsysteem verwijst naar het waterige systeem van calciumionen (Ca2+) en fosfaatgroepen (H3PO4, H2PO4−, HPO4^2−, PO4^3−) waarin verschillende calciumfosfaatmineralen kunnen precipiteren afhankelijk van pH en concentraties. De fosfaatsoorten verschuiven met de zuurgraad: bij lagere pH komen meer bèta-gefabriceerde ionen voor, bij neutraal tot basisch pH neemt de aanwezigheid van PO4^3− toe. Door de combinatie van Ca2+ en fosfaat ontstaan verschillende fasen met uiteenlopende Ca/P-verhoudingen en oplosbaarheden, van amorfe calciumfosfaat (ACP) tot kristallijne fasen zoals brushiet CaHPO4·2H2O, monetiet CaHPO4, octac calciumfosfaat Ca8H2(PO4)6·5H2O, tricalciumfosfaat Ca3(PO4)2 en hydroxyapatiet Ca10(PO4)6(OH)2. In veel condities kan ACP of octacalciumfosfaat optreden als voorloper en bij verloop transformeren naar hydroxyapatiet, de stabielste fase onder fysiologische omstandigheden.

In biologie en geneeskunde vormen calciumfosfaatmineralen de belangrijkste minerale componenten van bot en glazuur. Het calciumfosfaatsysteem speelt een centrale rol in biomineralisatie, botremodellering en remineralisatie van tanden. In tandheelkunde en orthopedie worden calciumfosfaat-gebaseerde materialen toegepast als cementen die uitharden tot een apatiet-achtige matrix, als coatings voor implantaten en als vullstoffen bij botherstel. De fasecompositie en transfertkinetiek hangen af van omstandigheden zoals pH, ionsterkte, koolstofsubstitutie en toevoegingen als citrate of eiwitten, die bepaalde fasen kunnen stabiliseren of de vorming van apatiet bevorderen.