Thesis - RWTH Aachen University

Abbildung 2-3: Hydroxylapatit- Kristall [88]
Man findet in Knochenmineralien Verbindungen von komplexen Salzen mit Ca 2+ als Zentralatom
(siehe Abbildung 2-1). Als Liganden sind drei Tricalciumphosphat-Moleküle (TCP, Ca3(PO4)2) ge-
bunden, die je zwei Koordinationsstellen einnehmen. Solche Verbindungen mit der allgemeinen Form
von (Ca[3(PO4)2]3) ++ ·X -- werden Apatite genannt. Dem komplexen Kation steht bei Hydroxylapatit
als Anion OH - gegenüber. Hydroxylapatit ist das wesentliche Apatit im Knochensalz. Es liegt vor al-
lem auch bei Kristallablagerung in Weichteilgewebe im Sinne der pathologischen Kalzifizierung vor,
z. B. im kardiovaskulären System und in Bioprothesen [247].
Aus zahlreichen Studien über die Apatitbildung weiß man, dass sie nicht durch einfache und direkte
Ausfällung, sondern durch einen komplexen Prozess mit einem oder mehreren "Precursorphasen"
entsteht [97]. Möglicherweise werden Dicalcium-Phosphat-Dihydrat (DCPD o. Brushite), Tricalci-
umphosphat, Octocalciumphosphat und Hydroxylapatit in der Reihenfolge gebildet. Als andere Mög-
lichkeit können ein Trimer aus amorphen Tricalciumphosphat oder drei Dimere aus amorphem
DCPD die unmittelbaren Vorkörper des Apatits sein. Allein das Tricalciumphosphat als Beispiel fällt
aus wässeriger wie auch aus kolloidhaltiger Lösung stets in amorpher oder granulärer Form zunächst
aus [90,371]. Das minimale Ionenprodukt, bei dem sich amorphes Calciumphosphat in vitro in einer
proteinfreien Elektrolytlösung mit plasmagleicher Ionenstärke und pH-Wert bildet, liegt bei 2.0
(mmol / l)² [247].
Bei der Mineralisierung wirken vermutlich drei Prozesse zusammen: a) lokale Erhöhung der Kon-
zentration der Phosphationen, b) pH-Verschiebung, c) Adsorption der Calciumionen. Der Vorgang
der Verkalkung im eigentlichen Sinne wird in zwei Hauptrichtungen erforscht [90]:
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