Связь имплантируемого материала с костной тканью развивается через стадию биомиметического формирования биологически активного слоя карбонат-содержащего апатита на поверхности материала. Образование такого слоя инициируется переходом ионов кальция из имплантируемого материала в жидкость (СБФ), моделирующую по своему составу внеклеточную жидкость организма. Такая жидкость обычно близка про составу к плазме крови и содержит фосфат- и карбонат-ионы. В результате изменения произведения ионных активностей апатита в жидкости и при наличии соответствующих центров, происходит биомиметическая кристаллизация апатита на поверхности материала. Биомиметические апатитовые покрытия могут быть сформированы и на инертном, устойчивом к растворению материале, например полимерном. В этом случае материал последовательно погружают в СБФ для создания центров кристаллизации (обычно, СБФ с размещенными в нем гранулами биостекла, содержащего Са и кремнезем) и затем в раствор, пересыщенный по отношению к апатиту для кристаллизации последнего на созданных центрах. Толщина биомиметического слоя возрастает во времени, скорость его формирования увеличивается со степенью пересыщения СБФ. Метод успешно был использован для нанесения покрытий на различные полимерные материалы, в том числе в виде волокон или тканей, из которых могут быть созданы имплантируемые конструкции, например матриксы для клеточных технологий регенерации костных тканей. Конструкции могут быть приданы свойства, близкие к таковым у естественной ткани, в том числе высокое сопротивление разрушению и низкий модуль упругости.

Первоначально, биомиметический метод был применен для формирования апатитовых слоев на биостеклах и биоситаллах, которые сами являются источниками ионов кальция, переходящих в СБФ. Затем метод был распространен на полимерные и металлические материалы. Для последних существует своя специфика формирования покрытия. В работе [352] изучали нанесение покрытия на тантал, который не обладает биоактивностью по отношению к образованию связи с костной тканью. Выдержка Та в СБФ приводит к образованию связей Та-ОН на его поверхности, эффективных для последующего инициирования осаждения апатита, что, однако, требует длительного периода времени (28 суток в описанном эксперименте). Обработка тантала 0,5М раствором NaOH при 600С перед погружением его в СБФ приводила к существенному ускорению процесса, что обусловлено образованием поверхностного слоя гидрогеля танталата натрия. Полагают, что ионы натрия легко переходят из гидрогеля в раствор в результате ионного обмена с Н3О+ в СБФ, процесс сопровождается образованием Та-ОН связей на поверхности и повышением концентрации групп ОН- в растворе. Связи Та-ОН индуцируют нуклеацию апатита, причем процесс ускоряется за счет увеличения произведения ионных активностей. Для повышения механической стабильности, гидрогель может быть подвергнут термической обработке при 3000С на воздухе для перевода его в аморфный танталат натрия и, далее, при 5000С - для его кристаллизации. Однако апатитообразующая способность слоя снижалась с повышением температуры обработки выше 3000С. Предлагается использовать данный процесс для обработки стоматологических и ортопедических материалов и устройств перед их имплантированием.

Метод может быть использован и для обработки других металлов, образующих соли натрия при их обработке щелочью. Проведены эксперименты по биомиметическому формированию ГА-покрытий на чистом титане [353]. Обработку титана в 1, 5 и 10М растворе NaOH проводили в автоклаве при 1300С в течение от 1 до 6 ч, с последующей термообработкой при 6000С на воздухе. Затем образцы обрабатывали в СБФ при физиологической температуре в течение 4 недель. Установлено, что слой диоксида титана, присутствующий изначально на поверхности титана, трансформируется в титанат натрия при гидротермальной обработке. Из СБФ происходит гетерогенное осаждение карбонат-содержащего ГА на отрицательно заряженную поверхность гидротермально-обработанного титана. Растрескивание покрытий снижалось с уменьшением их толщины. Покрытие представляло собой смесь кристаллов ГА и диоксида титана.