Aplikační hodnota hydroxyapatitu vyplývá z jeho vysoké kompatibility s lidskou kostí a jeho jedinečných biologických a fyzikálních vlastností, které mu dávají nenahraditelnou výhodu v biomedicínské oblasti.
1. Homologní složení s lidskou kostí: Dosažení „bezproblémové integrace“
Přibližně 65 % anorganické složky lidské kosti tvoří hydroxyapatit. Krystalová struktura a chemické složení obou jsou vysoce konzistentní, což umožňuje, aby byl hydroxyapatit po implantaci rozpoznán kostními buňkami jako „samo{2}}složka“, čímž se zabrání imunitnímu odmítnutí. Jeho atomový poměr Ca/P je přibližně 1,67, dokonale odpovídá přirozenému poměru kosti, podporuje přichycení kostních buněk, proliferaci a diferenciaci. V našich experimentech na zvířatech prováděných pro ortopedickou nemocnici byla poté, co byly 3D-vytištěné hydroxyapatitové kostní lešení implantovány do defektů králičí kosti, pozorována fúze nové kosti s lešením během 4 týdnů a po 8 týdnech se uvnitř lešení vytvořila souvislá kostní tkáň.
2. Vynikající bioaktivita a osteovodivost: Regenerace vůdčích kostí
Hydroxyapatit pomalu uvolňuje Ca2⁺ a PO₄3⁻ ionty v tělesných tekutinách. Tyto ionty nejen doplňují anorganické složky potřebné pro metabolismus kostí, ale také aktivují aktivitu osteoblastů a podporují tvorbu nové kosti-to je její „bioaktivita“. Současně jeho porézní struktura (poréznost typicky řízená mezi 50 % a 80 %) poskytuje kanály pro migraci kostních buněk a dodávání živin, čímž se dosahuje „osteovodivosti“. Špičková řešení v oboru obvykle vyžadují hydroxyapatitové lešení s velikostí pórů 100–500 μm (odpovídající potřebám růstu kostních buněk). Naše technologie keramického tisku SLA umožňuje přesnou kontrolu odchylky velikosti pórů v rozmezí ±20 μm, což zajišťuje účinnou osteokonduktivitu.
3. Vynikající biokompatibilita a bezpečnost: Žádné riziko toxicity
Hydroxyapatit není -cytotoxický a není{1}}senzibilizující a rychlost jeho degradace in vivo je kontrolovatelná (obvykle 5 %-15 % ročně). Postupně degraduje během tvorby nové kosti, čímž se vyhne problému „zbytků lešení ovlivňujících funkci kostí“. 3D tištěné vzorky hydroxyapatitu testované pro společnost zabývající se biomateriály prokázaly míru životaschopnosti buněk vyšší než 95 % při testování cytotoxicity (metoda MTT), což odpovídá normě GB/T 16886.5-2017 pro biologickou bezpečnost lékařských materiálů.
4. Nastavitelné mechanické vlastnosti a zpracovatelnost: Přizpůsobitelné různým scénářům oprav
Úpravou hustoty, pórovitosti a kompozitních složek hydroxyapatitu (například kolagenu a chitosanu) lze ovládat jeho mechanické vlastnosti: hustý hydroxyapatit může dosáhnout pevnosti v ohybu 50-80 MPa (vhodné pro opravu kostních defektů s nízkou nosností-), zatímco porézní hydroxyapatit (vhodný pro hydroxyapatit 10}může tuto{30} snížit nenosné plochy). Mezitím, když je velikost částic prášku regulována v rozmezí 1-5 μm, lze jej připravit na kaši (viskozita menší nebo rovna 4000 cP) vhodnou pro fototvrditelný keramický 3D tisk, umožňující přesné lisování složitých struktur.
