磷酸鈣
| 磷酸鈣[1] | |
|---|---|
| |
| IUPAC名 Tricalcium diphosphate | |
| 英文名 | Tricalcium phosphate |
| 別名 | 正磷酸鈣 磷酸三鈣 白磷鈣礦 E 341 |
| 識別 | |
| CAS號 | 7758-87-4 
|
| PubChem | 24456 |
| ChemSpider | 22864 |
| SMILES |
|
| InChIKey | QORWJWZARLRLPR-CYFPFDDLAC |
| ChEBI | 9679 |
| 性質 | |
| 化學式 | Ca3O8P2 |
| 莫耳質量 | 310.18 g·mol⁻¹ |
| 外觀 | 白色無定性固體 |
| 密度 | 3.14 g/cm3 |
| 熔點 | 1670 K (1391 °C)（高壓液化） |
| 熱力學 | |
| ΔfHm⦵298K | −982.3 kJ/mol (α-型) −984.9 kJ/mol (β-型) |
| 危險性 | |
| NFPA 704 |
 0
1
0
|
| 閃點 | 不可燃 |
| 致死量或濃度： | |
LD50（中位劑量）
|
>5000 mg/kg |
| 相關物質 | |
| 其他陰離子 | 焦磷酸鈣 |
| 其他陽離子 | 磷酸鎂 磷酸氫鈣 磷酸二氫鈣 磷酸鍶 |
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |
磷酸鈣，化學式Ca3(PO4)2，在人的骨骼中普遍存在。
性質
磷酸鈣是一種白色晶體或無定形粉末，在空氣中穩定。難溶於水，易溶於稀鹽酸和硝酸，不溶於乙醇和丙酮。有α型和β型兩種，β型加熱至1180°C時轉變為α型磷酸鈣，再加熱至1430°C則轉變為α'型。α型比β型更易溶於檸檬酸。[2]
製備
1、由過磷酸鈣煅燒，再經脫氟、脫硫處理後冷卻、粉碎、篩分至180目，得飼料用磷酸鈣。[2]
2、磷酸鈉溶液在過量氨存在下與適量氯化鈣飽和溶液進行反應，沉澱出不溶性的磷酸鈣，經過濾、洗滌、乾燥，得到磷酸鈣成品。[2]
3、飽和石灰乳溶液與熱濃磷酸在pH在8.1以上時反應生成磷酸三鈣沉澱。[2]
這是酸鹼中和的反應，放熱。
用途
用於製造陶瓷、乳白玻璃、彩色玻璃，用作牙科的粘結劑、塑料穩定劑、制酸劑、磨光粉、糖漿澄清劑、食品添加劑、化學肥料和家禽飼料添加劑等。[2]
藥用價值
由於人體內的骨骼包括牙齒的鈣是以磷酸鈣的形式存在，同時攝入足夠的磷元素與鈣元素對於增加骨質密度和對抗骨質流失是必不可少的。臨床實驗研究證實磷元素攝入不足會增加骨質吸收以及影響成骨細胞的正常運作 [3] 。臨床實驗證實服用非磷酸鈣的鈣片會降低磷元素的吸收率 [3] 。由於非磷酸鈣的鈣片需要隨餐服用，飲食中攝入的磷元素會被其阻礙而無法吸收，容易導致磷元素攝入不足 [3] 。攝入足夠的磷元素對於預防骨質疏鬆和增加骨密度是必不可少的。減肥和飲食不均衡都有可能引起缺磷的情況。對於磷攝入不足的人群，服用非磷酸鈣的鈣片會加劇缺磷的情況，建議服用磷酸鈣的鈣片補充鈣質 [3] 。
磷酸鈣的補鈣效果優於碳酸鈣。臨床實驗證實磷酸鈣在增加股骨總灰重、增強股骨抗拉強度、增加骨質密度(BMD)和骨質含量(BMC)等都比同等用量的碳酸鈣有更好更顯著的效果 [4] 。增加骨質密度(BMD)和骨質含量(BMC)有助預防骨質疏鬆和對抗骨質流失 [4] 。
就增加骨質密度而言，補充磷元素比補充鈣元素更關鍵。研究證實鈣元素與磷元素對於增加骨質密度有著不可或缺的關關係。鈣與磷的攝入量需要保持一定的比例才有助於增加骨質密度，尤其在出現缺鈣或是缺磷的情況時 [4] 。補鈣不能只單純地攝入鈣質，補充磷元素非常重要。臨床實驗證實單獨增加磷元素的攝入量比單獨增加鈣元素的攝入量對於增加骨質密度更有效 [4] 。
當磷元素攝入不足，服用非磷酸鈣的鈣片會進一步影響磷元素的吸收，加劇缺磷導致的骨質流失的情況 [3] 。由於非磷酸鈣的鈣質會干擾飲食中攝入的磷元素的吸收，補充磷酸鈣可以避免缺磷導致的骨質流失。磷攝入不足會增加破骨細胞的骨吸收作用以及影響成骨細胞的正常運作 [5] 。建議易缺磷人群避免使用碳酸鈣或檸檬酸鈣等非磷酸鈣的鈣片補充鈣質 [3] 。
市售鈣片多含鈣質與維生素D，依等級可分食品級與藥品級，依鈣鹽成分可分碳酸鈣、磷酸鈣、檸檬酸鈣與醋酸鈣，其中「藥品級磷酸鈣」為最接近骨質鈣成分，具有療效高與副作用低的功效，為搭配骨質疏鬆藥物的首選鈣片 [6] 。
常見鈣片成分比較
| 成份 | 碳酸鈣 | 磷酸鈣 | 檸檬酸鈣 | 醋酸鈣 |
|---|---|---|---|---|
| 應用 | 制酸劑 | 預防鈣質與維他命D缺乏症 (如骨質疏鬆症) | 鈣質補充劑及緩解腎性骨發育不全症 | 腎衰竭末期的高磷酸鹽血症 |
| 含鈣比重 | 40% | 39% | 21% | 25% |
| 吸收率 | 24% | 25% | 24% | 30% |
| 總吸收率（含鈣比重*吸收率） | 10% | 10% | 5% | 8% |
| 優點 | 1.含鈣量高
2. 取得容易，為最常見鈣質補充劑 |
1.含鈣量高
2. 磷酸鈣為最接近骨骼的鈣質成分 3. 含維生素D3可同 時幫助鈣磷吸收 4. 無脹氣副作用 |
1. 吸收不受胃酸影響， 胃酸不足、胃繞道手術患者適
2. 含檸檬酸根可降低腎結石的發生 3. 含檸檬酸根，為血清磷結合劑 |
1. 吸收不受胃酸影響， 胃酸不足、胃繞道手術患者適用
2. 含醋酸根，為腸道磷結合劑 |
| 缺點 | 1. 易產生脹氣(CO2)
2. 會中和胃酸，降低鈣吸收 3. 老年人、孕婦、胃酸不足，易便祕者不建議使用 |
1. 因製得不易，價格偏高
2. 腎衰竭病患不建議使用 |
含鈣量低 | 1. 含鈣量低
2. 須飯中服用 3. 藥物含不良氣味 |
| 劑型 | 錠劑、液態膠囊 | 咀嚼錠 | 粉劑 | 錠劑 |
磷酸鈣作為營養補充劑一般用以補鈣。除了有補鈣的效果以外，磷酸鈣亦有以下功效 [7] ：
- 降低總膽固醇含量和低密度脂蛋白(LDL)。膽固醇含量以及低密度脂蛋白(LDL)過高會導致心血管疾病，糖尿病以及高血壓。
- 幫助腸胃健康
- 治療低血鈣症
- 治療骨質疏鬆症
- 治療甲狀旁腺功能減退症
- 治療缺乏維生素D症
市面上的大部分鈣片的主要成分為碳酸鈣。碳酸鈣成本低廉，需要隨餐服用 [8] ，容易引起不適，常見副作用為便秘，腹腔疼痛，脹氣等 [9] 。磷酸鈣則不會引起的便秘、腹腔疼痛、脹氣等副作用 [10] 。但有腎臟疾病的人士需謹慎使用 [10] 。
孕婦補鈣應首選磷酸鈣以對抗孕期導致的骨質流失。由於胎兒骨骼的生長發育所需的鈣質由母體提供，孕期女性會流失大量骨質 [11]-[12] 。骨質流失會導致孕期女性出現骨質疏鬆甚至脆弱性骨折 [11] 。75%女性在懷孕期間會出現功能性腸胃疾病(FBD)，如便秘、胃脹氣、腸易激綜合症(IBS)等 [13] 。便秘為孕期最常見的腸胃不適症狀之一。即使是沒有便秘史的女性在孕期出現便秘的機率也會大大增加，而有便秘史的女性孕期便秘的情況往往會更嚴重 [14]-[15] 。嚴重便秘可以造成陰部神經損傷和使盆底肌失去支撐能力從而出現尿失禁和陰道鬆弛弛的情況 [16] 。便秘也會增加子宮陰道脫垂的機率 [17] 。碳酸鈣是最容易引起便秘的鈣質來源 [10] 。服用碳酸鈣產生的二氧化碳（CO2）正是引起便秘、胃脹氣等腸胃不適的元兇 [18] 。臨床實驗證實服用碳酸鈣會使便秘的機率增加32% [19] 。孕婦應首選磷酸鈣的鈣片以對抗孕期導致的骨質流失。
每天攝入足量的維他命D3和磷酸鈣可以有效降低6%全身骨折以及16%髖部骨折的風險 [20] 。攝入800IU以上的維他命D3與1200mg以上有效鈣可以有效預防骨折（包括髖部骨折）和降低跌倒的風險。體內維他命D不足會引起繼發性甲狀旁腺功能亢進，骨質和肌肉組織流失。維他命D對於鈣質吸收，骨樣組織的礦化，和維持肌肉組織起著關鍵的作用 [20] 。血液中每增加10毫克/毫升維他命D（20OH(D)）含量可以降低7%全身骨折和20%髖部骨折的風險 [20] 。美國國家骨質疏鬆症基金會（NOF）發現磷酸鈣與維他命D3的補充劑能減少長者人群15%的全身骨折和30%的髖部骨折風險 [21] 。
臨床實驗建議使用磷酸鈣作為骨質疏鬆症的聯合治療輔助藥 [5] 。根據骨質疏鬆藥使用指引，所有患者應每日補充1000mg以上有效鈣加400-1000IU維他命D。補充磷酸鈣加維他命D3，可以避免因服用治療骨質疏鬆的藥物引起的低血鈣症和低磷酸鹽血症等副作用，有效增加骨密度，減緩骨質流失的速度。
建議缺鈣人群如孕婦、更年期女性、飲食不均衡等人群服用磷酸鈣補充鈣質 [9]-[10] 。注意每次攝入有效鈣不超過500毫克 [9] 。
生物材料
磷酸鈣可單獨或與高分子聚合物(如：聚乙醇酸)一併使用用於替代骨組織以代替自體骨移植 [22][23][24][25] 。
Beta-磷酸三鈣可做成支架，運用在作用於骨細胞的藥物傳輸 [26] 。
骨質形成和骨再生涉及多種複雜的生物學過程。科學家將多種生物材料應用於體內和體外的許多實驗以了解骨質形成和骨再生的過程。在眾多生物材料中，天然存在於骨質中的磷酸鈣因其優秀的骨再生性質被用於大量研究。磷酸鈣可以單獨直接或者輔助其他生物材料被用於促進骨質形成和骨再生過程。因此，磷酸鈣在許多應用中得到了廣泛的應用。因其骨傳導以及成骨誘導的作用，磷酸鈣已廣泛被用於骨再生。鈣和磷離子的釋放可以激活成骨細胞和破骨細胞的生長，從而促進骨再生。磷酸鈣已被用於改善骨再生的方式，如增加骨導電性以促進骨長入，通過離子釋放控制增強骨質的骨誘導，以及包埋藥物或生長因子。磷酸鈣表面性質和孔隙率可以控制和影響細胞和蛋白質的粘附和生長，並促進骨質的形成。磷酸鈣以其獨特的生物活性和骨再生效果被廣泛應用於骨再生，如骨塗層、骨水泥和骨支架等。此外，人們還積極開展了一些研究以提高磷酸鈣與各種癒合劑的聯合療效。通過對磷酸鈣的性質和研究方向的總結，希望磷酸鈣能對骨缺損和骨疾病的臨床治療方法有所貢獻 [18] 。
參考資料
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