Hidroksiapatitas sunkiai ištirpsta normaliomis sąlygomis, tačiau tam tikroje rūgštinėje aplinkoje jis gali ištirpti. Hidroksiapatitas (HA) yra natūralus kalcio fosfato mineralas, kurio cheminė formulė Ca₀(PO4)₆(OH)₂, kurio kristalinė struktūra labai panaši į neorganinius žmogaus kaulų ir dantų komponentus. Jo tirpumui didelę įtaką daro aplinkos pH, temperatūra, jonų stiprumas ir tirpalo sudėtis. Fiziologinėmis sąlygomis (pH 7,4, 37 laipsniai) hidroksiapatitas pasižymi itin dideliu stabilumu ir labai mažu tirpumu (apie 0,001–0,01 g/l), o tai yra vienas iš pagrindinių jo, kaip biomedicininės medžiagos (tokių kaip kaulų atstatymo medžiagos ir dantų implantų dangos), privalumų.
Mokslinis tirpumo principas: hidroksiapatito tirpimo procesas iš esmės yra jonų mainų reakcija. Kai aplinkos pH yra žemiau jo izoelektrinio taško (apytiksliai pH 4{6}}5), H⁺ jonai tirpale susijungia su OH⁻ grupėmis hidroksiapatito paviršiuje, o tai lemia kristalų struktūros sunaikinimą ir Ca2+ bei PO₄3⁻ jonų išsiskyrimą. Eksperimentiniai duomenys rodo, kad 0,1 mol/L vandenilio chlorido rūgšties tirpale hidroksiapatito tirpimo greitis yra maždaug 0,03 g/(L·h), o ištirpęs kiekis didėja tiesiškai didėjant rūgšties koncentracijai. Tačiau reikia pažymėti, kad faktiniam tirpimo greičiui taip pat turi įtakos kristalų dalelių dydis, savitasis paviršiaus plotas ir priemaišų kiekis – mažesnis dalelių dydis ir didesnis specifinis paviršiaus plotas lemia greitesnį tirpimo greitį.
Tirpimo kontrolė praktiškai
Pramonės srityje hidroksiapatito tirpimo charakteristikos tiksliai taikomos įvairiems scenarijams. Pavyzdžiui, kai naudojamas kaip fluoro šalinimo filtras, jo tirpumas druskos rūgštyje turi būti griežtai kontroliuojamas žemiau 0,03 % (pramonės -lygmens standartas), kad būtų užtikrinta, jog ji gali adsorbuoti fluoro jonus (adsorbcijos greitis iki 98 %) valant rūgštines nuotekas, nesukeliant antrinės taršos dėl per didelio tirpimo. Biomedicinos srityje, kontroliuojant hidroksiapatito poringumą (pvz., 60 % poringumo dizainas) ir atsparumą stresui (400 MPa lygis), jis gali būti lėtai degraduojamas in vivo, tuo pačiu skatinant naujų kaulų formavimąsi ir pasiekiama dinamiška medžiagų ir audinių pusiausvyra.
Tirpumo tyrimo metodai ir pramonės standartai: tiek Tarptautinė standartizacijos organizacija (ISO), tiek Amerikos bandymų ir medžiagų draugija (ASTM) nustatė hidroksiapatito tirpumo bandymų specifikacijas. Įprasti metodai apima 10 g mėginio įdėjimą į 500 ml pH 2 vandenilio chlorido rūgšties tirpalo, maišymą 200 aps./min. greičiu 24 valandas, o tada Ca²⁺ ir PO₄³⁻ koncentracijų tirpale nustatymą naudojant ICP-OES, kad apskaičiuotų tirpumo greitį. Aukštos-kokybės hidroksiapatito dilimo greitis turi būti mažesnis nei 0,01 % (imituotas kūno skysčių cirkuliacijos testas), kad būtų užtikrintas struktūrinis vientisumas ilgą laiką naudojant.
Tirpimo elgesys ypatingomis sąlygomis
Pažymėtina, kad hidroksiapatitas tirpaluose, kurių sudėtyje yra fluoro{0}}, sudaro labiau netirpus fluorapatitą (Ca₅(PO₄)₃F), todėl jo tirpumas dar labiau sumažėja iki mažiau nei 0,0001 g/l. Ši savybė buvo panaudota branduolinių nuotekų valymui; pridedant hidroksiapatito į nuotekas, kuriose yra urano{3}}, urano jonų koncentracija gali būti sumažinta nuo 100 mg/l iki mažesnės nei 0,05 mg/l. Aukštoje-temperatūros ir aukšto slėgio hidroterminėje aplinkoje (pvz., 200 laipsnių, 10 MPa) hidroksiapatitas gali virsti stabilesne -TCP faze, sumažindamas jo tirpumą daugiau nei 50%.
