Прикладная ценность гидроксиапатита обусловлена его высокой совместимостью с костью человека и уникальными биологическими и физическими свойствами, что дает ему незаменимое преимущество в биомедицинской области.
1. Гомологичный состав с человеческой костью: достижение «бесшовной интеграции»
Примерно 65% неорганического компонента человеческой кости составляет гидроксиапатит. Кристаллическая структура и химический состав обоих очень согласуются, что позволяет распознавать гидроксиапатит как «собственный-компонент» костными клетками после имплантации, избегая иммунного отторжения. Его атомное соотношение Ca/P составляет примерно 1,67, что идеально соответствует естественному соотношению костей, способствуя прикреплению, пролиферации и дифференцировке костных клеток. В наших экспериментах на животных, проведенных в ортопедической больнице, после того как 3D-напечатанные костные каркасы из гидроксиапатита были имплантированы в дефекты костей кролика, слияние новой кости с каркасом наблюдалось в течение 4 недель, а непрерывная костная ткань сформировалась внутри каркаса через 8 недель.
2. Отличная биоактивность и остеокондуктивность: способствуют регенерации костей.
Гидроксиапатит медленно высвобождает ионы Ca²⁺ и PO₄³⁻ в жидкости организма. Эти ионы не только пополняют неорганические компоненты, необходимые для метаболизма костной ткани, но и активируют активность остеобластов, способствуя образованию новой кости-это ее «биологическая активность». В то же время его пористая структура (пористость обычно контролируется в диапазоне от 50% до 80%) обеспечивает каналы для миграции костных клеток и доставки питательных веществ, обеспечивая «остеокондуктивность». Для ведущих отраслевых решений-обычно требуются каркасы из гидроксиапатита с размером пор 100–500 мкм (что соответствует потребностям роста костных клеток). Наша технология керамической печати SLA позволяет точно контролировать отклонение размера пор в пределах ± 20 мкм, обеспечивая эффективную остеокондуктивность.
3. Отличная биосовместимость и безопасность: нет риска токсичности.
Гидроксиапатит не-цитотоксичен и не-сенсибилизирующий, а скорость его разложения in vivo можно контролировать (обычно 5%-15% в год). Он постепенно разрушается во время формирования новой кости, избегая проблемы «остатков каркаса, влияющих на функцию кости». Образцы гидроксиапатита, напечатанные на 3D-принтере, протестированные для компании, производящей биоматериалы, показали уровень жизнеспособности клеток более 95% при тестировании на цитотоксичность (метод МТТ), что соответствует стандарту GB/T 16886.5-2017 по биобезопасности медицинских материалов.
4. Регулируемые механические свойства и технологичность: адаптируются к различным сценариям ремонта.
Регулируя плотность, пористость и составные компоненты гидроксиапатита (например, с коллагеном и хитозаном), можно контролировать его механические свойства: плотный гидроксиапатит может достигать прочности на изгиб 50-80 МПа (подходит для восстановления дефектов кости с низкой несущей способностью-), тогда как пористый гидроксиапатит может снизить ее до 10-30 МПа (подходит для ненесущих конструкций). области). Между тем, когда размер частиц порошка контролируется в пределах 1-5 мкм, из него можно приготовить суспензию (вязкостью менее или равна 4000 сП), пригодную для 3D-печати фотоотверждаемой керамикой, что позволяет точно формовать сложные структуры.
