كلسيم فسفات‌ها و به طور خاص هيدروكسي‌آپاتيت مناسب‌ترين بيومتريال براي جايگزيني استخوان مي‌باشند چرا كه تركيب شيميايي و ساختاري شبيه به قسمت معدني استخوان دارند و در نتيجه زيست‌سازگاري بسيار خوبي با استخوان خواهند داشت. اما خواص مكانيكي ضعيف و شكنندگي اين مواد، استفاده از آن‌ها را به عنوان بيومتريال محدود كرده است. از طرفي تيتانيوم و آلياژهاي آن به ويژه Ti-6Al-4V به خاطر داشتن چقرمگي زياد و خواص مكانيكي مناسب، مي‌توانند جايگزين بسيار خوبي براي استخوان باشند. آلياژ Ti-6Al-4V از مقاومت خوردگي خوبي برخوردار است اما به دليل دارا بودن يونهاي مضري چون آلومينيوم و واناديوم مورد سوال قرار گرفته است. آلومينيوم موجب ممانعت از رشد كريستالهاي آپاتيت در محيط بدن مي شود همچنين در مورد خطرات ناشي از افزايش غلظت آلومينيوم در اعضايي مانند استخوان ها، شش ها و مغز نگراني هايي وجود دارد. واناديم نيز از سميت بالايي برخوردار است. قابليت انحلال واناديوم در نواحي فيزيولوژيك اجازه مي دهد تا اين ماده به آساني به خون و نهايتا ادرار منتقل گردد. در گزارشات كلينيكي نشان داده شده است كه در بسياري از موارد پيوند مناسبي بين استخوان و ايمپلنت تيتانيومي برقرار نمي‌شود. از اين رو بهترين راه براي ساخت ايمپلنت‌هاي استخواني تحت بار، استفاده از خواص مكانيكي تيتانيوم در كنار خواص بيولوژيكي كلسيم فسفات‌ها مي‌باشد. بدين منظور نانو ذرات هيدروكسي‌آپاتيت بر روي تيتانيوم و يا آلياژهاي آن مثل Ti-6Al-4V پوشش دهي مي‌شود. براي لايه نشاني هيدروكسي آپاتيت بر روي آلياژهاي تيتانيومي روشهاي متفاوتي استفاده مي گردد. كامپوزيت سازي و اصلاح سطح توسط FSP، بهبود خواصي مكانيكي و اصلاح سطح بوسيله اصلاح ساختار آلياژها و همچنين افزودن ذرات زيست‌سازگار و بايواكتيو HA-TiO2توسط چند مرحله فرآيند اصطكاكي اغتشاشي (MS-FSP) قابل انجام است. بوسيله FSP روي سطح اين آلياژها مي توان ساختاري ريز دانه و بدون نقص ايجاد نمود كه ذرات فاز ثانويه در آن به صورت همگن پخش شده اند. اين امر موجب بهبود خواص مكانيكي و بيولوژيكي سطح مي گردد.

در ساخت اين نانوبيوسنسور مراحل زير طي شد: 1- انحلال مواد اوليه در بشرهاي حاوي آب مقطر به صورت مجزا 2- افزودن پيش محلول ها در يك بشر حاوي مگنت مقرر بر روي يك هيتر 3- حرارت دهي براي مدت زمان معين 4- رسيدن به رنگ مورد نظر (سبز مايل به زرد يا زرد مايل به نارنجي) 5- انجام عمليات سانتريفوژ و سپس Freeze Drying براي جداسازي پودر از محلول *انحلال مواد اوليه در بشرهاي حاوي آب مقطر به صورت مجزا: مواد اوليه براساس نسبت هاي استوكيومتري توزين و به صورت جداگانه در بشرهاي حاوي آب مقطر براي حصول نسبت مولي مورد نظر حل مي شوند. *افزودن پيش محلول ها در يك بشر حاوي مگنت مقرر بر روي يك هيتر: پس از آماده سازي پيش محلول، آن ها در يك بشر بزرگتر مخلوط شده و PH آن توسط NaOH تنظيم مي گردد. در تمامي اين مراحل همزدن به عنوان عامل هموژن سازي دخالت دارد. * حرارت دهي براي مدت زمان معين: محلول به مدت زمان معيني براي دستيابي به رنگ مورد نظر حرارت دهي مي شود. * انجام عمليات سانتريفوژ و سپس Freeze Drying براي جداسازي پودر از محلول: براي بررسي پودر حاصله، آن را به وسيله ورش هاي نام برده از محلول جدا كرده تا بتوان آزمايش هاي مورد نظر را بر روي پودر انجام داد.

هيدروكسي آپاتيت (Hydroxy apatite (HAP) فاز معدني تشكيل دهنده بافت ساخت بدن انسان يعني استخوان و دندان است. مهم ترين خاصيت HAP خواص زيستي آن است. HAP داراي خواص مهمي مانند زيست سازگاري بيواكتيويتي (Bioactivity) و استئوكانداكتيويتي (osteoconductivity) مي باشد. بيواكتيويتي عبارت است از توانايي برقراري پيوند مستقيم شيميايي با سلول هاي بدن. استئوكانداكتيويتي ، قابليت هدايت رشد استخواني است. به عبارتي اين ماده توانايي آن را دارد كه وقتي در محيط بدن قرار مي گيرد ، بازسازي بافت استخوان از دست رفته را تسهيل و تشويق كند. در شكل 1، شماتيكي از ساختار يك استخوان بلند آورده شده است. همانطور كه ديده مي شود، بلورهاي ميله اي شكل HAP داراي طول 40- 20 نانومتر و به شكل بلورهاي كشيده و جهت دار مي باشند كه در زمينه اي از فيبرهاي كلاژني قرار دارند. اين فيبرهاي حاوي فاز معدني، به صورت صفحات لايه لايه اي (7-3 ميكرومتر) هم مركز، در طول استئون هاي استوانه اي قرار دارند. در نتيجه براي تقليد از ساختار طبيعي استخوان، براي جايگزيني بافتي كه بر اثر بيماري يا صدمه آسيب ديده است، لازم است توانايي ساخت ماده سنتزي با تركيب شيميايي، موفولوژي و اندازه ذرات مشابه با بافت طبيعي وجود داشته باشد. در اين اختراع ماده سنتزي با ابعاد، مورفولوژي و تركيب مشابه بافت سخت بدن، توليد شده است. براي سنتز اين ماده با خصوصيات مذكور، از واكنش دهي محلول آبي نمك آمونيوم هيدورژن فسفات به همراه ستيل تري متيل آمونيوم برمايد با محلول كلسيم نيترات آبي حاوي پلي اتيلن گليكول و انتقال مجموعه به محفظه فولاد زنگ نزن با آستر تفلوني در دماي 120 درجه سانتي گراد به مدت 22 ساعت استفاده گرديد.