Hidroksiapatīta pielietojuma vērtība izriet no tā augstās savietojamības ar cilvēka kauliem un unikālajām bioloģiskajām un fizikālajām īpašībām, kas dod tam neaizvietojamu priekšrocību biomedicīnas jomā.
1. Homologs sastāvs ar cilvēka kauliem: "Nevainojama integrācija"
Apmēram 65% no cilvēka kaula neorganiskajām sastāvdaļām ir hidroksiapatīts. Abu kristālu struktūra un ķīmiskais sastāvs ir ļoti konsekventi, ļaujot kaulu šūnām pēc implantācijas atpazīt hidroksilapatītu kā "paškomponentu", izvairoties no imūnās atgrūšanas. Tā Ca/P atomu attiecība ir aptuveni 1,67, kas lieliski atbilst kaula dabiskajai attiecībai, veicinot kaulu šūnu piesaisti, proliferāciju un diferenciāciju. Mūsu eksperimentos ar dzīvniekiem, kas tika veikti ortopēdiskajai slimnīcai, pēc tam, kad truša kaulu defektos tika implantētas 3D-apdrukātas hidroksilapatīta kaulu sastatnes, 4 nedēļu laikā tika novērota jaunā kaula saplūšana ar sastatnēm, un pēc 8 nedēļām sastatņu iekšpusē bija izveidojušies nepārtraukti kaulaudi.
2. Lieliska bioaktivitāte un osteovadītspēja: kaulu reģenerācijas virziens
Hidroksiapatīts lēnām atbrīvo Ca²⁺ un PO₄³⁻ jonus ķermeņa šķidrumos. Šie joni ne tikai papildina neorganiskos komponentus, kas nepieciešami kaulu metabolismam, bet arī aktivizē osteoblastu darbību, veicinot jaunu kaulu veidošanos{1}}tā ir tā "bioaktivitāte". Vienlaikus tā porainā struktūra (porainība parasti tiek kontrolēta no 50% līdz 80%) nodrošina kanālus kaulu šūnu migrācijai un barības vielu piegādei, panākot "osteovadītspēju". Nozares -vadošajiem risinājumiem parasti ir nepieciešamas hidroksilapatīta sastatnes ar poru izmēru 100–500 μm (atbilst kaulu šūnu augšanas vajadzībām). Mūsu SLA keramikas drukas tehnoloģija ļauj precīzi kontrolēt poru izmēra novirzi ±20 μm robežās, nodrošinot efektīvu osteovadītspēju.
3. Lieliska bioloģiskā saderība un drošība: nav toksicitātes riska
Hidroksiapatīts nav-citotoksisks un ne-sensibilizējošs, un tā sadalīšanās ātrums in vivo ir kontrolējams (parasti 5%-15% gadā). Jauna kaula veidošanās laikā tas pakāpeniski noārdās, izvairoties no problēmas, kas saistīta ar "sastatņu atliekām, kas ietekmē kaulu darbību". 3D izdrukātie hidroksilapatīta paraugi, kas pārbaudīti biomateriālu uzņēmumam, uzrādīja šūnu dzīvotspējas līmeni, kas pārsniedz 95% citotoksicitātes pārbaudē (MTT metode), kas atbilst GB/T 16886.5-2017 medicīnisko materiālu bioloģiskās drošības standartam.
4. Regulējamas mehāniskās īpašības un apstrādājamība: pielāgojams dažādiem remonta scenārijiem
Pielāgojot hidroksilapatīta blīvumu, porainību un kompozītmateriālu komponentus (piemēram, ar kolagēnu un hitozānu), var kontrolēt tā mehāniskās īpašības: blīvs hidroksiapatīts var sasniegt lieces izturību 50-80 MPa (piemērots kaulu defektu labošanai ar zemu slodzes-nestspēju), savukārt porains {0 MPa hidroksiapatīts var samazināt šo hidroksiapatītu. (piemērots nenesošām zonām). Tikmēr, ja pulvera daļiņu izmērs tiek kontrolēts 1–5 μm robežās, to var sagatavot suspensijā (viskozitāte ir mazāka par vai vienāda ar 4000 cP), kas piemērota fotocietējamai keramikas 3D drukāšanai, ļaujot precīzi veidot sarežģītas struktūras.
