Door gebruik te maken van de bovengenoemde eigenschappen heeft hydroxyapatiet, door middel van keramische additieve productietechnologie, diepgaande toepassingen bereikt in de orthopedie, tandheelkunde en weefselmanipulatie, waarbij de belangrijkste pijnpunten van traditionele materialen worden aangepakt.
1. Orthopedie: "Op maat gemaakte steigers" voor gepersonaliseerde reparatie van botdefecten
Traditionele botreparatiematerialen zijn meestal gestandaardiseerde producten, waardoor het moeilijk is om zich aan te passen aan de complexe morfologieën van botdefecten bij patiënten (zoals verkleinde fracturen of onregelmatige defecten na resectie van bottumoren). Door middel van gefotopolymeriseerd keramisch 3D-printen kan de morfologie van het botdefect echter 1:1 worden gerepliceerd op basis van de CT-scangegevens van de patiënt om gepersonaliseerde hydroxyapatiet-scaffolds te maken. In een geval van reparatie van een tibiadefect dat we hebben uitgevoerd voor een topziekenhuis-, bereikte de 3D-geprinte hydroxyapatiet-scaffold een pasvorm van 98% op de defectlocatie. Zes maanden na-de operatie kon de patiënt normaal lopen, en uit röntgen-foto's bleek dat het schavot volledig was versmolten met het bestaande bot.
Bovendien kan hydroxyapatiet worden gebruikt voor de vervaardiging van interne fixatiemiddelen zoals kunstwervels en botschroeven, waarbij fixatie- en botgeleidende functies worden gecombineerd.
2. Tandheelkundig vakgebied: een ‘bionisch substraat’ voor tandheelkundige implantaten en restauraties
In tandheelkundige implantaten kan hydroxyapatiet worden gebruikt als oppervlaktecoating (5-10 μm dik) om de hechtsterkte tussen het implantaat en het alveolaire bot te verbeteren. De bioactiviteit ervan versnelt de grensvlakfusie van het alveolaire bot en het implantaat, waardoor de genezingsperiode wordt verkort (van de traditionele 3-6 maanden naar 1-2 maanden). Tegelijkertijd kunnen 3D-geprinte implantaatabutments van hydroxyapatiet nauwkeurig overeenkomen met de morfologie van de kroon van de patiënt, waardoor het probleem van "occlusaal ongemak" dat gepaard gaat met traditionele abutments wordt vermeden. De met hydroxyapatiet gecoate implantaten die we na klinische tests voor een tandheelkundig onderzoeksteam hebben ontwikkeld, bereikten een initiële implantaatstabiliteit (ISQ-waarde) van meer dan 75, aanzienlijk hoger dan ongecoate implantaten (ISQ-waarde rond de 60).
3. Tissue Engineering: een functioneel platform voor celdragers en langdurige afgifte van medicijnen
De poreuze structuur van hydroxyapatiet stuurt niet alleen de botregeneratie aan, maar dient ook als celdrager (bijvoorbeeld het laden van mesenchymale stamcellen) of als drager van een geneesmiddel met langdurige afgifte (bijvoorbeeld het laden van botmorfogenetisch eiwit BMP-2), waardoor een dubbele functie van 'reparatie + behandeling' wordt bereikt. In ons samenwerkingsproject met een bio-ingenieursbedrijf bereikten 3D-geprinte hydroxyapatiet-scaffolds geladen met BMP-2 een geneesmiddelafgiftecyclus van maximaal 21 dagen met een stabiele afgiftesnelheid (dagelijkse afgifteafwijking kleiner dan of gelijk aan 10%), waardoor de botcelproliferatie voortdurend werd bevorderd.
4. Esthetische geneeskunde: een natuurlijk materiaal voor huidherstel en opvulling
Hydroxyapatietmicrosferen (deeltjesgrootte 50-200 μm) kunnen worden gebruikt voor het vullen van de huid om rimpels, acnelittekens en andere problemen te verbeteren-ze hebben een goede biocompatibiliteit, veroorzaken geen reacties op vreemde voorwerpen en kunnen de regeneratie van collageen stimuleren, waardoor een "langdurig vullend + huidherstel"-effect wordt bereikt. 3D-printtechnologie kan ook worden gebruikt om poreuze hydroxyapatiet-microdragers voor te bereiden voor gebruik als steigers in huidweefseltechniek, die ondersteuning bieden voor huidregeneratie bij brandwonden- en traumapatiënten.
