Fosfato monocalcico, meglio conosciuto come Calcio fosfato, è un composto chimico, sale di calcio dell'acido fosforico.

Il nome definisce la struttura della molecola:

• Calcio è un elemento chimico con il simbolo Ca e il numero atomico 20. È un metallo alcalino morbido e grigio, ed è il quinto elemento più abbondante per massa nella crosta terrestre.
• Fosfato si riferisce allo ione fosfato (PO4 3-), uno ione poliatomico con una carica di -3. I fosfati sono importanti in biochimica per il loro ruolo nella conservazione e nel trasferimento di energia all'interno delle cellule.

Il procedimento di sintesi si svolge in diverse fasi:

• Fonti reattive del calcio e del fosfato. Nella prima fase è prevista una reazione fra una fonte del calcio, quale cloruro del calcio e una fonte del fosfato, quali acido fosforico o fosfato dell'ammonio. Questa reazione produce fosfato di calcio e un sottoprodotto, che potrebbe essere cloruro di ammonio o acqua, a seconda della fonte di fosfato utilizzato.
• Precipitazione. Il fosfato di calcio viene precipitato fuori dalla soluzione regolando il pH della soluzione, spesso con una base come idrossido di sodio. Il fosfato di calcio precipita dalla soluzione come solido.
• Filtrazione e lavaggio. Il fosfato di calcio precipitato viene filtrato dalla soluzione e lavato per rimuovere eventuali impurità rimanenti.
• Essiccazione e macinazione. I fosfato di calcio filtrato viene essiccato e macinato in una polvere fine pronta per l'uso.

Si presenta in forma si polvere bianca inodore, insapore, stabile nell'aria. Insolubile in acqua e alcol, è facilmente solubile negli acidi cloridrico e nitrico diluiti.

A cosa serve e dove si usa

Alimentazione

Viene impiegato in campo alimentare in svariate applicazioni ed è etichettato come E341 nella lista degli additivi alimentari europei come regolatore di acidità.

• sale da cucina
• condimenti
• integratori alimentari
• prodotti da forno

con funzioni antiossidanti per evitare l'imbrunimento e viene anche usato come agente lievitante.

Come additivo alimentare viene distinto in:

• E341 (i) Monofosfato di calcio   CAS   7758-23-8
• E341 (ii) Fosfato bicalcico   CAS    7757-93-9
• E341 (iii) Fosfato tricalcico   CAS     7758-87-4 

Medicina

In applicazioni mediche viene utilizzato nella cura delle ossa (1), in odontostomatologia per la protezione dello smalto dei denti (2) e per curare i granulomi o lesioni periapicali (3) e per correggere difetti intraossei parodontali di riempimento (4).

Un'altra tecnica interessante è l'iniezione subcondrale di fosfato di calcio che consiste nell'applicazione di un sostituto osseo sintetico a base di calcio-fosfato nel midollo osseo con lo scopo di migliorare la qualità strutturale dell'osso subcondrale per ottenere una modifica dell'osso in modo da evitare la progressione dell'artrite e l'eventuale collasso osseo (5).

Questo articolo esamina la classificazione della calcinosi, un disturbo reumatico, con i meccanismi che possono contribuire alla patogenesi della calcinosi e riassume le prove che valutano gli interventi non farmacologici e farmacologici per il trattamento della calcinosi in cui sono coinvolti idrossiapatite e fosfato di calcio (6).

Le ossa sono un'importante area di applicazione per i biomateriali e gli innesti per ottenere la guarigione dai difetti di dimensioni critiche sono composti da fosfati di calcio.

Sicurezza

Il gruppo di esperti scientifici sugli additivi alimentari e gli aromatizzanti aggiunti agli alimenti (FAF) ha fornito un parere scientifico che riesamina la sicurezza dei fosfati (E 338-341, E 343, E 450-452) come additivi alimentari. Il gruppo di esperti scientifici ha ritenuto che i fosfati abbiano una bassa tossicità orale acuta e non vi è alcuna preoccupazione per quanto riguarda la genotossicità e la cancerogenicità. Il gruppo di esperti scientifici ha calcolato una dose giornaliera ammissibile (DGA) di gruppo per i fosfati espressa in fosforo pari a 40 mg/kg di peso corporeo (pc) al giorno e ha concluso che tale DGA è protettiva per la popolazione umana (7).

Alimentazione animale

Aumenta il peso corporeo, il tasso di riproduzione e il tasso di sopravvivenza, accorcia il periodo di ingrassamento migliorando la difesa contro malattie come condropatia, dissenteria e paralisi.

Cosmetica

Agente abrasivo. Contiene particelle abrasive per rimuovere macchie o biofilm che si accumulano sullo strato corneo o sui denti. Bicarbonato di sodio, farina fossile, silice e molti altri hanno proprietà abrasive. Nei prodotti peeling o esfolianti utilizzati in dermatologia o in applicazioni cosmetiche sono contenuti agenti abrasivi in forma di microsfere sintetiche, tuttavia queste microsfere o particelle abrasive non sono biodegradabili e creano inquinamento negli ecosistemi acquatici.

Agente antiplacca. E' un ingrediente che ha la proprietà di prevenire l'insorgenza della carie contrastando i batteri responsabili della corrosione acida dei denti.

Agente tampone. E' un ingrediente che può portare una soluzione alcalina o acida a un determinato livello di pH e impedirne la modifica, in pratica uno stabilizzatore di pH che può resistere efficacemente all’instabilità ed all'eventuale cambiamento del pH.

Agente di carica. Regola il contenuto di acqua, diluisce altri solidi, può aumentare il volume di un prodotto per un miglior flusso, agisce come tampone contro gli acidi organici, aiuta a mantenere il pH della miscela entro un livello determinato.

Agente di controllo della viscosità. Controlla e adatta la viscosità al livello richiesto per ottenere una stabilità ottimale chimica e fisica del prodotto e del dosaggio in gel, sospensioni, emulsioni, soluzioni. 

Su questo ingrediente sono stati selezionati gli studi più rilevanti con una sintesi dei contenuti:    

Calcio fosfato studi

Caratteristiche tipiche del prodotto commerciale Calcium phosphate

• Formula molecolare   CaHO₄P      Ca₃O₈P₂
• Peso molecolare   136.06
• CAS   7757-93-9
• UNII    K4C08XP666
• EC Number   231-826-1   
• DSSTox Substance ID  DTXSID1049803
• IUPAC  tricalcium;diphosphate
• InChI=1S/3Ca.2H3O4P/c;;;2*1-5(2,3)4/h;;;2*(H3,1,2,3,4)/q3*+2;;/p-6 
• InChl Key      QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H
• SMILES   [O-]P(=O)([O-])[O-].[O-]P(=O)([O-])[O-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2]
• MDL number  MFCD00010909
• PubChem Substance ID    24892950
• ChEBI  9679
• FEMA   3081   
• NACRES   NA.25   
• RTECS  

Sinonimi

• Dicalcium phosphate
• Monohydrogen calcium phosphate
• dibasic calcium phosphate
• Calcium hydrogen phosphate
• Calcium phosphate, dibasic
• calcium,hydrogen phosphate

Bibliografia____________________________________________________________

(1) Kawata M, Azuma K, Izawa H, Morimoto M, Saimoto H, Ifuku S. Biomineralization of calcium phosphate crystals on chitin nanofiber hydrogel for bone regeneration material. Carbohydr Polym. 2016 Jan 20;136:964-9. doi: 10.1016/j.carbpol.2015.10.009. 

(2) Shen P, Bagheri R, Walker GD, Yuan Y, Stanton DP, Reynolds C, Reynolds EC. Effect of calcium phosphate addition to fluoride containing dental varnishes on enamel demineralization. Aust Dent J. 2016 Sep;61(3):357-65. doi: 10.1111/adj.12385. 

(3) Mostafa AA, Zaazou MH, Chow LC, Mahmoud AA, Zaki DY, Basha M, Abdel Hamid MA, Khallaf ME, Sharaf NF, Hamdy TM. Injectable nanoamorphous calcium phosphate based in situ gel systems for the treatment of periapical lesions. Biomed Mater. 2015 Nov 6;10(6):065006. doi: 10.1088/1748-6041/10/6/065006. 

Abstract. Nonsurgical local treatment of a periapical lesion arising from trauma or bacterial infection is a promising innovative approach. The present study investigated the feasibility of developing injectable amorphous calcium phosphate nanoparticles (ACP NPs) and ACP NPs loaded with an anti-inflammatory drug; ibuprofen (IBU-ACP NPs) in the form of thermoreversible in situ gels to treat periapical lesions with the stimulation of bone formation. NPs were produced by a spray-drying technique. Different formulations of Poloxamer 407 were incorporated with/without the produced NPs to form injectable gels. A drug release study was carried out. A 3 month in vivo test on a dog model also was assessed. Results showed successful incorporation of the drug into the NPs of CP during spray drying. The particles had mean diameters varying from 100 to 200 nm with a narrow distribution. A drug release study demonstrated controlled IBU release from IBU-ACP NPs at a pH of 7.4 over 24 h. The gelation temperature of the injectable in situ gels based on Poloxamer 407 was measured to be 30 °C. After 3 months of implantation in dogs, the results clearly demonstrated that the inclusion of ACP NPs loaded with IBU showed high degrees of periapical bone healing and cementum layer deposition around the apical root tip.

(4) Stevanović M, Biočanin V, Nedkić M, Ignjatović N. Efficacy of nanocrystalline bone substitute biphasic calcium phosphate/poly-DL-lactide-co-glycolide for periodontal intrabony defects filling. Vojnosanit Pregl. 2015 Aug;72(8):689-95. doi: 10.2298/vsp140528049s. 

Abstract. Background/aim: Different bone substitutes have been used for filling and reparation of intrabony defects. The aim of this study was to compare nanocrystalline material, biphasic calcium phosphate poly-DL-lactide-co-glycolide (BCP/PLGA) with deproteinised bovine bone (DPBB) and beta-tricalcium phosphate (P-TCP) in the treatment of periodontal intrabony defects....Conclusion: Significant reductions of PPD and CEJ were registered in the group with BCP/PLGA when compared to the beta-TCP group.

 (5) Winge MI, Reikerås O, Røkkum M. Calcium phosphate bone cement: a possible alternative to autologous bone graft. A radiological and biomechanical comparison in rat tibial bone. Arch Orthop Trauma Surg. 2011 Aug;131(8):1035-41. doi: 10.1007/s00402-011-1271-z.

Abstract. Background: Donor site morbidity is a problem after autologous bone transplantation. An injectable CaP bone cement indicates properties similar to bone....Conclusion: The injectable CaP bone cement confirms its similarities to bone, implying that it can be used as an adjunct to secure bone fragments and as a possible alternative to autologous bone transplantation in clinical practice.

(6) Elahmar H, Feldman BM, Johnson SR. Management of calcinosis cutis in rheumatic diseases. J Rheumatol. 2022 May 15:jrheum.211393. doi: 10.3899/jrheum.211393.

(7) EFSA Panel on Food Additives and Flavourings (FAF); Younes M, Aquilina G, Castle L, Engel KH, Fowler P, Frutos Fernandez MJ, Fürst P, Gürtler R, Husøy T, Mennes W, Moldeus P, Oskarsson A, Shah R, Waalkens-Berendsen I, Wölfle D, Aggett P, Cupisti A, Fortes C, Kuhnle G, Lillegaard IT, Scotter M, Giarola A, Rincon A, Tard A, Gundert-Remy U. Re-evaluation of phosphoric acid-phosphates - di-, tri- and polyphosphates (E 338-341, E 343, E 450-452) as food additives and the safety of proposed extension of use. EFSA J. 2019 Jun 12;17(6):e05674. doi: 10.2903/j.efsa.2019.5674.