Uporabna vrednost hidroksiapatita izhaja iz njegove visoke združljivosti s človeško kostjo in njegovih edinstvenih bioloških in fizikalnih lastnosti, kar mu daje nenadomestljivo prednost na biomedicinskem področju.
1. Homologna sestava s človeško kostjo: doseganje "brezšivne integracije"
Približno 65% anorganske komponente človeške kosti je hidroksiapatit. Kristalna struktura in kemična sestava obeh sta zelo skladni, kar omogoča, da kostne celice po implantaciji prepoznajo hidroksiapatit kot "samo-komponento", s čimer se izognejo imunski zavrnitvi. Njegovo atomsko razmerje Ca/P je približno 1,67, kar se popolnoma ujema z naravnim razmerjem kosti, spodbuja pritrditev kostnih celic, proliferacijo in diferenciacijo. V naših poskusih na živalih, izvedenih za ortopedsko bolnišnico, so po vsaditvi 3D-natisnjenih kostnih ogrodij iz hidroksiapatita v defekte zajčjih kosti v 4 tednih opazili fuzijo nove kosti z ogrodjem, po 8 tednih pa se je znotraj ogrodja oblikovalo neprekinjeno kostno tkivo.
2. Odlična bioaktivnost in osteoprevodnost: usmerjanje regeneracije kosti
Hidroksiapatit počasi sprošča ione Ca²⁺ in PO₄³⁻ v telesnih tekočinah. Ti ioni ne le obnavljajo anorganske sestavine, potrebne za presnovo kosti, ampak tudi aktivirajo aktivnost osteoblastov, kar spodbuja nastajanje nove kosti-to je njegova "bioaktivnost." Hkrati njegova porozna struktura (poroznost običajno nadzorovana med 50 % in 80 %) zagotavlja kanale za migracijo kostnih celic in dostavo hranil, s čimer doseže "osteoprevodnost". Vodilne-rešitve v panogi običajno zahtevajo ogrodja iz hidroksiapatita z velikostjo por 100–500 μm (ustreza potrebam rasti kostnih celic). Naša tehnologija keramičnega tiskanja SLA omogoča natančen nadzor odstopanja velikosti por znotraj ±20 μm, kar zagotavlja učinkovito osteokonduktivnost.
3. Odlična biokompatibilnost in varnost: ni tveganja za strupenost
Hidroksiapatit ni-citotoksičen in ne-ne povzroča preobčutljivosti, njegova stopnja razgradnje in vivo pa je nadzorovana (običajno 5 %-15 % na leto). Med nastajanjem nove kosti se postopoma razgradi, s čimer se izognemo problemu "ostankov ogrodja, ki vplivajo na delovanje kosti". 3D-natisnjeni vzorci hidroksiapatita, testirani za podjetje za biomateriale, so pri testiranju citotoksičnosti (metoda MTT) pokazali stopnjo viabilnosti celic več kot 95 %, kar ustreza standardu GB/T 16886.5-2017 za biološko varnost medicinskih materialov.
4. Nastavljive mehanske lastnosti in sposobnost obdelave: prilagodljiv različnim scenarijem popravil
S prilagajanjem gostote, poroznosti in kompozitnih komponent hidroksiapatita (na primer s kolagenom in hitozanom) je mogoče nadzorovati njegove mehanske lastnosti: gost hidroksiapatit lahko doseže upogibno trdnost 50-80 MPa (primerno za popravilo kostnih defektov z nizko-nosilnostjo), medtem ko lahko porozni hidroksiapatit to zmanjša na 10-30 MPa (primerno za nenosilna območja). Ko je velikost delcev prahu nadzorovana znotraj 1-5 μm, se lahko pripravi v kašo (viskoznost manj kot ali enaka 4000 cP), ki je primerna za 3D-tiskanje keramike, ki jo je mogoče strditi s svetlobo, kar omogoča natančno oblikovanje kompleksnih struktur.
