Приложната стойност на хидроксиапатита произтича от високата му съвместимост с човешката кост и неговите уникални биологични и физични свойства, което му дава незаменимо предимство в областта на биомедицината.
1. Хомоложен състав с човешка кост: Постигане на "безпроблемна интеграция"
Приблизително 65% от неорганичния компонент на човешката кост е хидроксиапатит. Кристалната структура и химичният състав и на двете са много последователни, което позволява хидроксиапатитът да бъде разпознат като „самостоятелен-компонент“ от костните клетки след имплантиране, като се избягва имунното отхвърляне. Неговото атомно съотношение Ca/P е приблизително 1,67, идеално съвпадащо с естественото съотношение на костите, насърчавайки прикрепването на костните клетки, пролиферацията и диференциацията. В нашите експерименти с животни, проведени за ортопедична болница, след като 3D-принтирани костни скелета от хидроксиапатит бяха имплантирани в дефекти на заешка кост, сливането на новата кост със скелето беше наблюдавано в рамките на 4 седмици и непрекъсната костна тъкан се беше образувала вътре в скелето след 8 седмици.
2. Отлична биоактивност и остеопроводимост: Насочване на костната регенерация
Хидроксиапатитът бавно освобождава Ca²⁺ и PO₄³⁻ йони в телесните течности. Тези йони не само допълват неорганичните компоненти, необходими за костния метаболизъм, но също така активират остеобластната активност, насърчавайки образуването на нова кост-това е неговата „биоактивност“. Едновременно с това неговата пореста структура (порьозността обикновено се контролира между 50% и 80%) осигурява канали за миграция на костни клетки и доставяне на хранителни вещества, постигайки "остеопроводимост". Водещите-отраслови решения обикновено изискват хидроксиапатитни скелета с размер на порите от 100-500 μm (отговарящи на нуждите за растеж на костни клетки). Нашата SLA керамична технология за печат позволява прецизен контрол на отклонението на размера на порите в рамките на ±20 μm, осигурявайки ефективна остеопроводимост.
3. Отлична биосъвместимост и безопасност: Няма риск от токсичност
Хидроксиапатитът не е -цитотоксичен и не-сенсибилизиращ и степента му на разграждане in vivo може да се контролира (обикновено 5%-15% годишно). Той се разгражда постепенно по време на образуването на нова кост, избягвайки проблема с „остатъци от скеле, засягащи функцията на костите“. 3D-отпечатани проби от хидроксиапатит, тествани за компания за биоматериали, показват процент на жизнеспособност на клетките от над 95% при тестване за цитотоксичност (метод МТТ), отговаряйки на стандарта GB/T 16886.5-2017 за биобезопасност на медицински материали.
4. Регулируеми механични свойства и обработваемост: Адаптивни към различни сценарии за ремонт
Чрез регулиране на плътността, порьозността и композитните компоненти на хидроксиапатит (като с колаген и хитозан), неговите механични свойства могат да бъдат контролирани: плътният хидроксиапатит може да постигне якост на огъване от 50-80 MPa (подходящ за възстановяване на костни дефекти с нисък-носещ капацитет), докато порестият хидроксиапатит може да намали това до 10-30 MPa (подходящо за неносещи зони). Междувременно, когато размерът на прахообразните частици се контролира в рамките на 1-5 μm, той може да се приготви в каша (вискозитет по-малък или равен на 4000cP), подходяща за фотовтвърдяващ се керамичен 3D печат, което позволява прецизно формоване на сложни структури.
