De toepassingswaarde van hydroxyapatiet komt voort uit de hoge compatibiliteit met menselijk bot en de unieke biologische en fysische eigenschappen ervan, waardoor het een onvervangbaar voordeel op biomedisch gebied heeft.
1. Homologe compositie met menselijk bot: het bereiken van ‘naadloze integratie’
Ongeveer 65% van de anorganische component van menselijk bot is hydroxyapatiet. De kristalstructuur en chemische samenstelling van beide zijn zeer consistent, waardoor hydroxyapatiet na implantatie door botcellen kan worden herkend als een "eigen- component", waardoor afstoting door het immuunsysteem wordt vermeden. De atomaire Ca/P-verhouding bedraagt ongeveer 1,67, wat perfect overeenkomt met de natuurlijke verhouding van het bot en de aanhechting, proliferatie en differentiatie van botcellen bevordert. In onze dierexperimenten, uitgevoerd voor een orthopedisch ziekenhuis, werd, nadat 3D-geprinte hydroxyapatiet-botsteigers waren geïmplanteerd in botdefecten van konijnen, binnen vier weken fusie van het nieuwe bot met de steiger waargenomen en had zich na acht weken continu botweefsel in de steiger gevormd.
2. Uitstekende bioactiviteit en osteogeleiding: begeleiding van botregeneratie
Hydroxyapatiet laat langzaam Ca²⁺- en PO₄³⁻-ionen vrij in lichaamsvloeistoffen. Deze ionen vullen niet alleen de anorganische componenten aan die nodig zijn voor het botmetabolisme, maar activeren ook de activiteit van osteoblasten, waardoor nieuwe botvorming wordt bevorderd.-Dit is de 'bioactiviteit' ervan. Tegelijkertijd biedt de poreuze structuur (porositeit die doorgaans tussen 50% en 80% wordt gecontroleerd) kanalen voor botcelmigratie en afgifte van voedingsstoffen, waardoor "osteogeleiding" wordt bereikt. Toonaangevende oplossingen-in de sector vereisen gewoonlijk hydroxyapatiet-scaffolds met poriegroottes van 100-500 μm (die overeenkomen met de behoeften aan botcelgroei). Onze SLA-keramische printtechnologie maakt nauwkeurige controle van de poriegrootteafwijking binnen ±20 μm mogelijk, waardoor een efficiënte osteogeleiding wordt gegarandeerd.
3. Uitstekende biocompatibiliteit en veiligheid: geen toxiciteitsrisico
Hydroxyapatiet is niet-cytotoxisch en niet-sensibiliserend, en de afbraaksnelheid in vivo is controleerbaar (doorgaans 5%-15% per jaar). Het wordt geleidelijk afgebroken tijdens de vorming van nieuw bot, waardoor het probleem van "scaffoldresten die de botfunctie beïnvloeden" wordt vermeden. 3D-geprinte hydroxyapatietmonsters die voor een biomaterialenbedrijf zijn getest, vertoonden een cellevensvatbaarheid van meer dan 95% bij cytotoxiciteitstests (MTT-methode), en voldeden daarmee aan de GB/T 16886.5-2017-norm voor bioveiligheid van medische materialen.
4. Instelbare mechanische eigenschappen en verwerkbaarheid: aanpasbaar aan verschillende reparatiescenario's
Door de dichtheid, porositeit en samengestelde componenten van hydroxyapatiet (zoals collageen en chitosan) aan te passen, kunnen de mechanische eigenschappen ervan worden gecontroleerd: dicht hydroxyapatiet kan een buigsterkte bereiken van 50-80 MPa (geschikt voor het repareren van botdefecten met een laag draagvermogen-), terwijl poreus hydroxyapatiet dit kan terugbrengen tot 10-30 MPa (geschikt voor niet-dragende gebieden). Ondertussen, wanneer de deeltjesgrootte van het poeder binnen 1-5 μm wordt geregeld, kan het worden bereid tot een slurry (viscositeit kleiner dan of gelijk aan 4000 cP) die geschikt is voor foto-uithardbaar keramisch 3D-printen, waardoor nauwkeurig vormen van complexe structuren mogelijk is.
