Hydroxyapatit sa za normálnych podmienok ťažko rozpúšťa, ale v určitých kyslých prostrediach sa môže stopovo rozpustiť. Hydroxyapatit (HA) je prirodzene sa vyskytujúci minerál fosforečnanu vápenatého s chemickým vzorcom Ca10(PO4)₆(OH)₂, ktorý má kryštálovú štruktúru veľmi podobnú anorganickým zložkám ľudských kostí a zubov. Jeho rozpustnosť výrazne ovplyvňuje pH prostredia, teplota, iónová sila a zloženie roztoku. Za fyziologických podmienok (pH 7,4, 37 stupňov) hydroxyapatit vykazuje extrémne vysokú stabilitu a veľmi nízku rozpustnosť (približne 0,001-0,01 g/l), čo je jedna z jeho hlavných výhod ako biomedicínskeho materiálu (ako sú materiály na opravu kostí a povlaky zubných implantátov).
Vedecký princíp rozpustnosti: Proces rozpúšťania hydroxyapatitu je v podstate iónomeničovou reakciou. Keď je okolité pH pod svojim izoelektrickým bodom (približne pH 4-}5), ióny H⁺ v roztoku sa spájajú s OH⁻ skupinami na povrchu hydroxyapatitu, čo vedie k deštrukcii kryštálovej štruktúry a uvoľneniu iónov Ca2⁺ a PO₄3⁻. Experimentálne údaje ukazujú, že v 0,1 mol/l roztoku kyseliny chlorovodíkovej je rýchlosť rozpúšťania hydroxyapatitu približne 0,03 g/(L·h) a rozpustené množstvo sa zvyšuje lineárne so zvyšujúcou sa koncentráciou kyseliny. Malo by sa však poznamenať, že skutočná rýchlosť rozpúšťania je ovplyvnená aj veľkosťou častíc kryštálov, špecifickým povrchom a obsahom nečistôt - menšia veľkosť častíc a väčší špecifický povrch vedú k vyššej rýchlosti rozpúšťania.
Kontrola rozpúšťania v praktických aplikáciách
V priemyselnej oblasti sa vlastnosti rozpúšťania hydroxyapatitu presne aplikujú na rôzne scenáre. Napríklad, ak sa používa ako filtračné médium na odstraňovanie fluoridov, jeho rozpustnosť v kyseline chlorovodíkovej musí byť prísne kontrolovaná pod 0,03 % (priemyselný- štandard), aby sa zabezpečilo, že dokáže adsorbovať fluoridové ióny (miera adsorpcie do 98 %) pri kyslom čistení odpadových vôd bez toho, aby spôsobovalo sekundárne znečistenie v dôsledku nadmerného rozpúšťania. V biomedicínskej oblasti, riadením pórovitosti hydroxyapatitu (napr. dizajn so 60 % pórovitosťou) a jeho odolnosťou voči stresu (úroveň 400 MPa), môže byť pomaly degradovaný in vivo pri súčasnej podpore tvorby novej kosti, čím sa dosiahne dynamická rovnováha medzi materiálmi a tkanivami.
Metódy testovania rozpustnosti a priemyselné normy: Medzinárodná organizácia pre štandardizáciu (ISO) aj Americká spoločnosť pre testovanie a materiály (ASTM) stanovili testovacie špecifikácie pre rozpustnosť hydroxyapatitu. Typické metódy zahŕňajú umiestnenie 10 g vzorky do 500 ml roztoku kyseliny chlorovodíkovej s pH 2, miešanie pri 200 otáčkach za minútu počas 24 hodín a potom stanovenie koncentrácií Ca2⁺ a PO₄3⁻ v roztoku pomocou ICP-OES na výpočet miery rozpustnosti. Vysokokvalitný hydroxyapatit by mal mať mieru opotrebovania nižšiu ako 0,01 % (simulovaný test cirkulácie telesných tekutín), aby sa zabezpečila štrukturálna integrita pri dlhodobom používaní.
Rozpúšťacie správanie za špeciálnych podmienok
Je pozoruhodné, že hydroxyapatit v roztokoch obsahujúcich fluór- tvorí nerozpustnejší fluorapatit (Ca₅(PO₄)₃F), čo ďalej znižuje jeho rozpustnosť pod 0,0001 g/l. Táto vlastnosť sa využívala pri čistení odpadových vôd z jadra; pridaním hydroxyapatitu do odpadovej vody-obsahujúcej urán sa koncentrácia uránových iónov môže znížiť zo 100 mg/l na menej ako 0,05 mg/l. Vo vysoko-teplotných a vysokotlakových-hydrotermálnych prostrediach (napr. 200 stupňov , 10 MPa) sa hydroxyapatit môže premeniť na stabilnejšiu -TCP fázu, čím sa zníži jeho rozpustnosť o viac ako 50 %.
