Цінність застосування гідроксиапатиту обумовлена його високою сумісністю з людською кісткою та його унікальними біологічними та фізичними властивостями, що дає йому незамінну перевагу в біомедичній галузі.
1. Гомологічний склад людської кістки: досягнення «безшовної інтеграції»
Приблизно 65% неорганічного компонента людської кістки становить гідроксиапатит. Кристалічна структура та хімічний склад обох дуже узгоджені, що дозволяє розпізнавати гідроксиапатит як «само-компонент» кістковими клітинами після імплантації, уникаючи імунного відторгнення. Його атомне співвідношення Ca/P становить приблизно 1,67, що ідеально відповідає природному співвідношенню кісток, сприяючи прикріпленню кісткових клітин, проліферації та диференціації. У наших експериментах на тваринах, проведених для ортопедичної лікарні, після того, як 3D-надруковані кісткові каркаси з гідроксиапатиту були імплантовані в дефекти кісток кролика, спостерігалося зрощення нової кістки з каркасом протягом 4 тижнів, а безперервна кісткова тканина утворилася всередині каркаса через 8 тижнів.
2. Відмінна біоактивність і остеопровідність: Сприяє регенерації кісток
Гідроксиапатит повільно вивільняє іони Ca²⁺ і PO₄³⁻ в рідинах організму. Ці іони не лише поповнюють неорганічні компоненти, необхідні для метаболізму кісток, але й активують активність остеобластів, сприяючи утворенню нової кістки-це його «біологічна активність». Водночас його пориста структура (пористість зазвичай контролюється між 50% і 80%) забезпечує канали для міграції кісткових клітин і доставки поживних речовин, досягаючи «остеопровідності». Для-провідних галузевих рішень зазвичай потрібні каркаси з гідроксиапатиту з розміром пор 100–500 мкм (що відповідає потребам росту кісткових клітин). Наша технологія керамічного друку SLA дозволяє точно контролювати відхилення розміру пор в межах ±20 мкм, забезпечуючи ефективну остеопровідність.
3. Відмінна біосумісність і безпека: немає ризику токсичності
Гідроксиапатит не є-цитотоксичним і не-сенсибілізуючим, і швидкість його розпаду in vivo можна контролювати (зазвичай 5%-15% на рік). Він поступово руйнується під час утворення нової кістки, уникаючи проблеми «залишків скелета, що впливають на функцію кісток». Надруковані на 3D-принтері зразки гідроксиапатиту, протестовані для компанії з виробництва біоматеріалів, показали показник життєздатності клітин понад 95% у тестуванні на цитотоксичність (метод МТТ), що відповідає стандарту GB/T 16886.5-2017 щодо біобезпеки медичних матеріалів.
4. Регульовані механічні властивості та технологічність: можливість адаптації до різних сценаріїв ремонту
Регулюючи щільність, пористість і композиційні компоненти гідроксиапатиту (наприклад, з колагеном і хітозаном), можна контролювати його механічні властивості: щільний гідроксиапатит може досягти міцності на вигин 50-80 МПа (придатний для ремонту дефектів кістки з низькою -несучою здатністю), тоді як пористий гідроксиапатит може зменшити це до 10-30 МПа (підходить для ненесучих зон). У той же час, коли розмір частинок порошку контролюється в межах 1-5 мкм, з нього можна приготувати суспензію (в’язкість менше або дорівнює 4000 cP), придатну для 3D-друку кераміки, що відверджується, що забезпечує точне формування складних структур.
