非晶質リン酸カルシウム

非晶質リン酸カルシウム（ACP）は、溶解したリン酸とカルシウム塩の混合物（例：（NH ₄）₂ HPO ₄ + Ca（NO ₃）₂）の化学分解から形成されるガラス状の固体です。結果として生じる非晶質混合物は主にカルシウムとリン酸で構成されていますが、合成条件に応じてさまざまな量の水、水素イオン、水酸化物イオンも含まれています。^{[1]このような混合物は}、リン酸カルシウムセメントとしても知られています。^[2]

ACP は一般に「非晶質リン酸三カルシウム」（ATCP）またはカルシウム欠乏ヒドロキシアパタイト（CDHA）のいずれかに分類されます。CDHA は「アパタイト三リン酸カルシウム」と呼ばれることもあります。^{[1] [3] [4]}非晶質リン酸カルシウムの組成は Ca _x H _y (PO ₄ ) _z · n H ₂ O で、nは 3 から 4.5 の間です。CDHA の一般式は Ca ₉ (HPO ₄ )(PO ₄ ) ₅ (OH) です。^[4]マグネシウム塩の中程度に過飽和した塩基性溶液からの沈​​殿により、マグネシウムが ACP 構造に組み込まれた非晶質リン酸マグネシウムカルシウム（AMCP）が生成されます。^[5]

ACPの市販製剤は、牛乳由来のカゼインホスホペプチド-非晶質リン酸カルシウム（CPP-ACP）である。これは、RecaldentやTooth Mousseなど、歯に直接塗布することを目的とした様々なブランド名で販売されている。臨床的有用性は証明されていない。^[6]

生体ACPは、サメの胎児の内耳、哺乳類のミルク、歯のエナメル質で発見されています。しかし、骨や歯に明確に存在しているかどうかは議論の余地がありますが、一時的な非晶質前駆物質が骨や歯の発達に関与しているという証拠があります。^[4]牛乳中のACP（CPP-ACP）は、カゼインリン 酸化ペプチドの殻にリン酸カルシウムナノクラスターが含まれていると考えられています。半径100 nmの典型的なカゼインミセルには、約10,000個のカゼイン分子と、直径約4.8 nmのACPナノクラスターが800個含まれています。ミルク中のリン酸カルシウムの濃度は血清よりも高くなりますが、不溶性リン酸の沈着物を形成することはめったにありません。^[7]折り畳まれていないリン酸化ペプチドはACPナノクラスターを隔離し^{[8] 、}尿や血清などの他の生体液中で安定した複合体を形成し、不溶性リン酸カルシウムの沈着や軟組織の石灰化を防ぐと考えられています。実験室では、人工血液、血清、尿、牛乳（自然に存在する液体のpHに近い）の製剤の保存サンプルに不溶性リン酸が沈着します。適切なリン酸化ペプチドを添加すると沈殿を防ぐことができます。^[7]

さまざまな条件下で沈殿した非晶質リン酸カルシウムの組成を調査した後、1970年代半ばにポズナーとベッツは、ACPの構造単位は中性クラスターCa ₉ (PO ₄ ) ₆であると示唆しました。^[4]計算は、中心のCa ²⁺イオンが6つのリン酸PO ₄ ³⁻アニオンに囲まれ、さらに8つのカルシウムイオンに囲まれたクラスターの説明を支持しています。^[9]結果として得られるクラスターの直径は約950 pm (0.95 nm) と推定されています。これらは現在、一般にポズナークラスターと呼ばれています。沈殿したACPは、間に水がある多数のポズナークラスターを含む粒子で構成されていると考えられています。プラズマスプレーコーティングされたACPにはポズナークラスターが含まれている可能性がありますが、水が存在することはできません。^[4]新しい研究では、ポズナークラスターが神経量子ビットとして機能するという考えが提唱されている。これは、ポズナークラスターのもつれ合った^31Pが長い緩和時間を持ち、S6対称性を持っているためである_。その背後にある考え方は、ポズナー分子が融合してカルシウムイオンを放出し、それがニューロンを刺激するというものである。^[10]

アモルファスリン酸カルシウムはカゼインホスホペプチドと組み合わせて、初期の虫歯を治療するための歯科治療に使用されています。ACP は主に、知覚過敏を軽減する閉塞剤として使用されています。研究では、天然のエナメル質と一致するハイドロキシアパタイトの再石灰化相を形成することが示されています。^{[引用が必要]}さらに、臨床研究では、歯を白くした患者は治療後に知覚過敏が軽減されることが示されています。^[11] ACP は生理的温度と pH で加水分解され、中間体としてリン酸八カルシウムを形成し、次に表面アパタイトを形成すると考えられています。^{[引用が必要]}

ACP には、結晶性リン酸カルシウムの長距離周期的原子スケール秩序がありません。X線回折パターンは幅広く拡散しており、で最大値を示しますが、よく結晶化したハイドロキシアパタイトと比較して他の特徴は見られません。電子顕微鏡下では、その形態は 10 分の 1 ナノメートル スケールの小さな球状粒子として示されます。水性媒体中では、ACP は微結晶の成長により、リン酸八カルシウムやアパタイトなどの結晶相に容易に変換されます。ACP は、生体内でリン酸三カルシウムやハイドロキシアパタイトよりも優れた骨伝導性と生分解性を持つことが実証されています。^[12]${\displaystyle 2\theta =25^{\circ}}$

さらに、 ACPは中芽細胞のアルカリホスファターゼ活性を高め、細胞増殖を促進し、細胞接着を促進することができます。石灰化組織の形成におけるACPのユニークな役割により、ACPは組織の修復と再生のための有望な候補材料となっています。ACPは歯科用途における潜在的な再石灰化剤である可能性もあります。最近開発されたACP充填生体活性複合材料は、歯の構造の保存と修復のための効果的な抗脱灰/再石灰化剤であると考えられています。^[12]

• 歯の再石灰化

• Mahamid, J.; Aichmayer, B.; Shimoni, E.; Ziblat, R.; Li, C.; Siegel, S.; Paris, O.; Fratzl, P.; Weiner, S.; Addadi, L. (2010). 「ゼブラフィッシュの鰭条における非晶質リン酸カルシウムから細胞から骨への結晶性鉱物への変換のマッピング」Proc. Natl. Acad. Sci. USA . 107 (14): 6316– 21. Bibcode :2010PNAS..107.6316M. doi : 10.1073/pnas.0914218107 . PMC  2851957 . PMID  20308589.
• Zhao, J.; Liu , Y.; Sun, WB; Zhang, H. (2011). 「アモルファスリン酸カルシウムと歯科への応用」. Chem. Cent. J. 5:40 . doi : 10.1186 /1752-153X-5-40 . PMC  3143077. PMID  21740535.
• Ming S. Tung. 「ACP テクノロジー。フッ化物ワニスを形成する非晶質リン酸カルシウム」(PDF)。アメリカ歯科医師会。2013年 1 月 25 日のオリジナル(PDF)からアーカイブ。