Anvendelsesværdien af hydroxyapatit stammer fra dets høje kompatibilitet med menneskelige knogler og dets unikke biologiske og fysiske egenskaber, hvilket giver det en uerstattelig fordel på det biomedicinske område.
1. Homolog sammensætning med menneskelig knogle: Opnåelse af "Sømløs integration"
Cirka 65% af den uorganiske komponent i menneskelig knogle er hydroxyapatit. Krystalstrukturen og den kemiske sammensætning af begge er meget konsistente, hvilket gør det muligt for hydroxyapatit at blive genkendt som en "selv-komponent" af knogleceller efter implantation, hvilket undgår immunafstødning. Dens Ca/P-atomforhold er ca. 1,67, hvilket perfekt matcher det naturlige forhold mellem knogle, hvilket fremmer knoglecellevedhæftning, proliferation og differentiering. I vores dyreforsøg udført for et ortopædisk hospital, efter at 3D-printede hydroxyapatit-knoglestilladser blev implanteret i kaninknogledefekter, blev fusion af den nye knogle med stilladset observeret inden for 4 uger, og kontinuerligt knoglevæv var dannet inde i stilladset efter 8 uger.
2. Fremragende bioaktivitet og osteokonduktivitet: Vejledende knogleregenerering
Hydroxyapatit frigiver langsomt Ca²⁺- og PO₄3⁻-ioner i kropsvæsker. Disse ioner genopbygger ikke kun de uorganiske komponenter, der er nødvendige for knoglemetabolisme, men aktiverer også osteoblastaktivitet, hvilket fremmer ny knogledannelse-dette er dens "bioaktivitet". Samtidig giver dens porøse struktur (porøsitet typisk kontrolleret mellem 50 % og 80 %) kanaler til knoglecellemigration og tilførsel af næringsstoffer, hvilket opnår "osteokonduktivitet". Brancheledende -løsninger kræver normalt hydroxyapatit-stilladser med porestørrelser på 100-500 μm (matchende behov for knoglecellevækst). Vores SLA keramiske printteknologi giver mulighed for præcis kontrol af porestørrelsesafvigelse inden for ±20 μm, hvilket sikrer effektiv osteokonduktivitet.
3. Fremragende biokompatibilitet og sikkerhed: Ingen toksicitetsrisiko
Hydroxyapatit er ikke-cytotoksisk og ikke-sensibiliserende, og dets nedbrydningshastighed in vivo er kontrollerbar (typisk 5 %-15 % om året). Det nedbrydes gradvist under ny knogledannelse og undgår problemet med "stilladsrester, der påvirker knoglefunktionen." 3D-printede hydroxyapatitprøver testet for en biomaterialevirksomhed viste en cellelevedygtighed på over 95 % i cytotoksicitetstest (MTT-metoden), der opfylder GB/T 16886.5-2017-standarden for biosikkerhed af medicinske materialer.
4. Justerbare mekaniske egenskaber og bearbejdelighed: Kan tilpasses til forskellige reparationsscenarier
Ved at justere tætheden, porøsiteten og sammensatte komponenter af hydroxyapatit (såsom med kollagen og chitosan), kan dets mekaniske egenskaber kontrolleres: tæt hydroxyapatit kan opnå en bøjningsstyrke på 50-80 MPa (velegnet til reparation af knogledefekter med lav belastning-og reducerer denne hydroxyapatite til at bære kapaciteten, 10-30 MPa (velegnet til ikke-bærende områder). I mellemtiden, når pulverpartikelstørrelsen kontrolleres inden for 1-5μm, kan den fremstilles til en opslæmning (viskositet mindre end eller lig med 4000cP), der er egnet til fotohærdende keramisk 3D-print, hvilket muliggør præcis støbning af komplekse strukturer.
