Válts MeRSZ+ -ra!

MeRSZ online
okoskönyvtár

Több száz tankönyv egy helyen.
Online. Bárhol. Bármikor.

Erdődi Ferenc, Gergely Pál, Vereb György

Általános és bioszervetlen kémia

A fluor biológiai jelentősége

A fluor az elemek közül a legelektronegatívabb, nagy reakcióképessége folytán a természetben elemi állapotban alig vagy soha nem fordul elő. Jelentős mennyiségben találhatók fluorvegyületek a tengervízben kb. 1 mg F–/dm3 koncentrációban, és a talajban mint CaF2 (kalcium-fluorid), Na3AlF6 (kriolit), Ca5(PO4)3F (fluorapatit). Az emberi szervezet fluorforrásai azivóvíz, növények, tengeri állatok és egyes vidékeken ipari szennyezésként a levegő portartalma. A fő forrást az ivóvíz fluoridtartalma jelenti, optimális koncentrációja 1 mg F–/dm3, és a napi szükséglet 1 mg fluoridion.
Fluoridionokkal (radioaktív 18F β-sugárzó izotóppal) végzett mérések szerint a felszívódás a bélcsatornából passzív diffúzió útján gyorsan végbemegy.
A vérplazmafluoridkoncentrációja szűk határok között változik (0,15–0,2 mg/dm3). A normálértéket meghaladó fluoridtartalmú ivóvíz hatására azonban a plazma fluoridkoncentrációjának emelkedését mutatták ki. Fluoridhiányos táplálkozás esetén a csontokból fluoridion mobilizálódik. A plazmából a sejtekbe a fluorid könnyen bejut. A lágy szövetek fluoridtartalma lényegében azonos: 0,3–0,5 mg/kg nedves szövet. A kemény szövetek (csontok, fogak) viszont nagy affinitást mutatnak a fluorid iránt.
A fluor az emberi szervezetben túlnyomóan a csontok és a fogzománc alkotórészeként, fluorapatit formájában fordul elő. A fluor csontokba és fogzománcba való beépülését az teszi lehetővé, hogy a hidroxiapatit hidroxidionjait fluoridionok helyettesíthetik. Mivel a két ion mérete közel azonos, a csere az apatit szerkezetét nem változtatja meg, keménységét és kristályos jellegét azonban növeli. A beépülés során a fluoridion először az apatitkristály felületét körülvevő hidrátburok poláris molekuláival cserélődik ki, majd a kristály ionjainak (OH–,
search
) helyére lép, végül lassú átkristályosodással annak belsejébe kerül. Így a csontban (és a fogban) hidroxiapatitot és fluorapatitot tartalmazó kristályok vannak jelen. Az apatitkristályban a
search
 tetraédereket Ca2+-ionok kötik össze. A rácspontokban hidroxid-, fluorid-, karbonátion és víz lehet jelen. A kristályrácsot stabilizáló hatás akkor a legkifejezettebb, ha a hidroxidionok 8–10%-át fluoridionok helyettesítik (196. ábra).
 
196. ábra. A fluorapatit kristályszerkezete. A hexagonális kristályokban (a) a foszfát-tetraéderek közt Ca2+-ionok helyezkednek el. A Ca2+-ionok fennmaradó töltését OH–-ionok (hidroxiapatit) vagy részben F–-ionok (fluorapatit) semlegesítik. A fluoridiont három kalciumion koordinálja ugyanabban a síkban (b). A kristályokat stabilizáló hatás akkor a legkifejezettebb, ha a hidroxidionok 8-10%-át helyettesítik F–-ionok. A hexagonális rács felülnézeti képe (c): a hatszöges szerkezetet különböző síkokban található kalciumionok alakítják ki. A b részlet romboid szerkezete háromszor ismétlődik a c részlet hatszöges vetületében
 
A kristályok mérete az életkortól, ill. a szövet fluoridtartalmától függ. Csecsemők csontjában nem mutatható ki kristályos szerkezet, időskorban viszont már 10×50×150 nm méretű kristályok mutathatók ki. A fogzománcban pedig a kristályok hossza az 1000 nm-t, vastagsága a 100 nm-t is meghaladja. A kristályok növekedésével a tömegegységre jutó felületük csökken, így stabilabbá és kémiailag ellenállóbbá válnak.
A fogzománc szervetlen állományát 95%-ban a hidroxiapatitok alkotják. A hidroxiapatit képződése az apatithoz szerkezetileg hasonló, de foszfátban gazdagabb, vízoldékony vegyületekből (köztitermékből) történik. Ilyen pl. az oktakalcium-foszfát [Ca8(HPO4)2(PO4)4], amelynek átalakulását apatittá a fluoridionok már kis koncentrációban gyorsítják. A mineralizáció befejezése után az ionpermeabilitás csökkenése miatt a fluoridfelvétel a zománc és a dentin legkülső rétegeire korlátozódik, így a zománc felületén 500–600 mg/kg-ra nő a fluoridkoncentráció. A F– felvétele a fogáttörés előtt a perikoronális folyadékból, utána pedig a nyálból történik. Ezért fontos fogáttöréskor a nyálban megfelelő fluoridkoncentráció biztosítása.
Az optimálisnál nagyobb mennyiségű fluoridion-bevitel káros hatású, mert ún. foltos fogzománcot és csontképzési zavart (fluorózis) idéz elő. Enyhe esetben (2–4 mg F–/dm3 víz fogyasztásakor) csak foltos lesz a fogzománc, ami kalciumfluorid képződéséból származik az alábbi reakció szerint:
 
Ca10(PO4)6(OH)2 + 20 NaF → 10 CaF2 + 6 Na3PO4 + 2 NaOH .
 
Ebben az esetben az apatit kristályszerkezete megbomlik, azonban az ilyen fog a szuvasodással szemben ellenálló.
A csontok fluorózisa magas fluoridtartalmú ivóvíz (8 mg F–/dm3) folyamatos fogyasztásakor jelentkezik és fokozott csontképződésben nyilvánul meg. A csontok trabekuláris szerkezete eltűnik, az inak és izmok tapadásánál elmeszesedés lép fel, előrehaladott állapotban a gerinccsatorna beszűkül. Mindez mozgáskorlátozottságot, ill. bénulásokat okozhat. Eredményes megelőzés csak az ivóvíz fluoridtartalmának csökkentésével érhető el.
Jól ismert, hogy a fogak rendszeres ápolása fluoridtartalmú fogkrémekkel bizonyos védelmet nyújt a fogszuvasodás ellen.
A fogpasztában lévő fluoridion beépülése a fogzománcba vitatott. A fogpaszták fluoridtartalma elsősorban a szájban végbemenő enzimatikus bomlások gátlására alkalmas. A krétapor- (CaCO3-) tartalmú fogpaszták kevéssé hatékonyak, mivel a fluoridionokkal vízben oldhatatlan CaF2 keletkezik. Leggyakrabban PO3F2– (monofluoro-foszfát), SnF2, AIF3 vagy szerves ammónium-fluorid a hatóanyag, ez utóbbi a fog felszínén jól kötődik (197. ábra).
 
197. ábra. Biológiailag aktív ammónium-fluorid modellvegyülete. A modellvegyület kémiai neve: 3-bisz(2-hidroxietil)-ammónium-propil-2-hidroxietil-oktadecil-ammónium-fluorid. Elsősorban pigmentmentes fogpasztagélekben alkalmazzák, finoman diszpergált kovasavval, mint vízoldhatatlan tisztítószerrel együtt
 
Általános és bioszervetlen kémia

Tartalomjegyzék

Kiadó: Semmelweis Kiadó

Online megjelenés éve: 2026

ISBN: 978 963 331 705 1

Orvostudomány

A könyv feladata, hogy az orvostudományt, gyógyszerésztudományt és biológiát választó egyetemi szak hallgatóit és e téma iránt érdeklődőket megismertesse egyrészt a kémia tudomány alapjaival, az általános kémiával, másrészt a fémek és nemfémes elemek biológiai szerepével, a bioszervetlen kémiával vagy másképp, szervetlen biokémiával.

Hivatkozás: https://mersz.hu/erdoddi-gergely-vereb-altalanos-es-bioszervetlen-kemia//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero
Kivonat
fullscreenclose
printsave