Hidroksiapatito naudojimo vertė kyla dėl didelio jo suderinamumo su žmogaus kaulu ir unikalių biologinių bei fizinių savybių, suteikiančių jam nepakeičiamą pranašumą biomedicinos srityje.
1. Homologinė kompozicija su žmogaus kaulais: „besiūlės integracijos“ pasiekimas
Maždaug 65% neorganinio žmogaus kaulų komponento yra hidroksiapatitas. Abiejų kristalų struktūra ir cheminė sudėtis yra labai nuoseklios, todėl kaulų ląstelės po implantacijos hidroksiapatitą gali atpažinti kaip „savarankišką komponentą“, išvengiant imuninės sistemos atmetimo. Jo Ca/P atominis santykis yra maždaug 1,67, puikiai atitinkantis natūralų kaulo santykį, skatinantis kaulų ląstelių prisitvirtinimą, proliferaciją ir diferenciaciją. Mūsų eksperimentuose su gyvūnais, atliktuose ortopedijos ligoninėje, į triušio kaulų defektus implantavus 3D-atspausdintus hidroksiapatito kaulų karkasus, per 4 savaites buvo pastebėtas naujo kaulo susiliejimas su pastoliais, o po 8 savaičių pastolių viduje susiformavo ištisinis kaulinis audinys.
2. Puikus biologinis aktyvumas ir osteolaidumas: skatina kaulų regeneraciją
Hidroksiapatitas lėtai išskiria Ca²⁺ ir PO₄³⁻ jonus kūno skysčiuose. Šie jonai ne tik papildo neorganinius komponentus, reikalingus kaulų metabolizmui, bet ir suaktyvina osteoblastų veiklą, skatindami naujų kaulų formavimąsi{1}}tai yra jo „biologinis aktyvumas“. Tuo pačiu metu jo poringa struktūra (akytumas paprastai kontroliuojamas nuo 50% iki 80%) suteikia kanalus kaulų ląstelių migracijai ir maistinių medžiagų tiekimui, todėl pasiekiamas „osteolaidumas“. Pramonės-pramonėje pirmaujantiems sprendimams paprastai reikalingi hidroksiapatito karkasai, kurių porų dydis yra 100–500 μm (atitinka kaulų ląstelių augimo poreikius). Mūsų SLA keramikos spausdinimo technologija leidžia tiksliai kontroliuoti porų dydžio nuokrypį ±20 μm ribose, užtikrinant efektyvų osteolaidumą.
3. Puikus biologinis suderinamumas ir sauga: nėra toksiškumo rizikos
Hidroksiapatitas nėra -citotoksiškas ir ne-sensibilizuojantis, o jo skilimo greitis in vivo yra kontroliuojamas (paprastai 5 %-15 % per metus). Formuojantis naujiems kaulams jis palaipsniui degraduoja, išvengiant „pastolių likučių, turinčių įtakos kaulų funkcijai“, problemos. 3D atspausdinti hidroksiapatito mėginiai, išbandyti biomedžiagų įmonėje, parodė, kad citotoksiškumo tyrimo (MTT metodas) ląstelių gyvybingumas viršija 95 %, o tai atitinka GB/T 16886.5-2017 medicininių medžiagų biologinės saugos standartą.
4. Reguliuojamos mechaninės savybės ir apdorojamumas: pritaikomas įvairiems remonto scenarijams
Reguliuojant hidroksiapatito tankį, poringumą ir sudėtinius komponentus (pvz., su kolagenu ir chitozanu), galima kontroliuoti jo mechanines savybes: tankus hidroksiapatitas gali pasiekti 50-80 MPa lenkimo stiprumą (tinka kaulo defektams taisyti esant mažai apkrovai-laikančiajai galiai), o akytumas gali sumažinti MP{0}hidroksiapatito{0}3}1. (tinka nelaikančioms patalpoms). Tuo tarpu, kai miltelių dalelių dydis kontroliuojamas 1–5 μm ribose, iš jų galima paruošti suspensiją (klampumas mažesnė arba lygi 4000 cP), tinkančią fotokietinamam keraminiam 3D spausdinimui, leidžiantį tiksliai formuoti sudėtingas struktūras.
