Phương pháp này được dùng chủ yếu để chế tạo Hydroxyapatite xốp và gốm xốp. Nhìn chung, sản phẩm Hydroxyapatite thu được vẫn giữ nguyên hình thái và cấu trúc xốp giống như khung xương tự nhiên của động vật thân mềm ban đầu (san hô, mai mực, vỏ trai, vỏ ốc…). Với cấu trúc xốp sinh học như vậy, vật liệu này có khả năng tương thích sinh học với cơ thể con người tốt hơn so với gốm xốp Hydroxyapatite tổng hợp bằng những phương pháp khác [22].
Khung xương của các động vật thân mềm (san hô, mai mực, vỏ sò…) có thành phần chủ yếu (hơn 98%) là CaCO3 dạng aragonit. Phản ứng thuỷ nhiệt xảy ra giữa CaCO3 với dung dịch (NH4)2HPO4 trong thiết bị kín autoclave, có gia nhiệt. Do mai mực có độ xốp rất cao, diện tích bề mặt lớn nên để phản ứng dị thể xảy ra chỉ cần duy trì trong khoảng nhiệt độ 150 – 2500C ở áp suất 4 – 15atm, thời gian 24 – 30 giờ [23]. Khung xốp của san hô được cấu tạo bởi các tinh thể aragonit lớn, sắp xếp đặc khít với nhau do vậy phản ứng thuỷ nhiệt tạo Hydroxyapatite chỉ diễn ra ở nhiệt độ khoảng 200 – 3000C, áp suất rất cao, lên tới 1000atm [24]. Phản ứng thuỷ nhiệt diễn ra theo phương trình:
10CaCO3 + 6(NH4)2HPO4 + 2H2O → Ca10(PO4)6(OH)2 + 6(NH4)2CO3 + 4H2CO3
Sơ đồ nguyên lý của hệ thiết bị phản ứng thuỷ nhiệt
Có thể chế tạo Hydroxyapatite xốp từ khung xương tự nhiên bằng phản ứng thuỷ nhiệt thông qua sản phẩm trung gian CaO. Trước hết, chuyển hoá khung xương CaCO3 thành CaO mà vẫn giữ nguyên hình dạng ban đầu. Sau đó, phản ứng thuỷ nhiệt theo phương trình (1.11) được tiến hành trong hệ thiết bị như hình, ở nhiệt độ khoảng 2000C, áp suất 10 - 15atm, thời gian 24 - 48 giờ:
10CaO + 6(NH4)2HPO4 + 4H2O → Ca10(PO4)6(OH)2 + 12NH4OH
Quá trình thuỷ phân của muối CaHPO4 cũng tạo ra sản phẩm Hydroxyapatite trong bom thuỷ nhiệt được bọc lót bằng platin hoặc teflon ở nhiệt độ 250 –3000C, trong thời gian 5 – 10 ngày. Nhiệt độ và áp suất cao tạo điều kiện cho các tinh thể Hydroxyapatite hình thành và phát triển. Phản ứng xảy ra như sau [3]:
10CaHPO4 + 2H2O → Ca10(PO4)6(OH)2 + 4H+ + 4H2PO4- (1.13)
14CaHPO4 + 2H2O → Ca10(PO4)6(OH)2 + 4Ca2+ + 8H2PO4- (1.14)
Ở điều kiện trên, pha rắn Hydroxyapatite có độ kết tinh cao, sản phẩm thu được là đơn pha, nhưng thiết bị và điều kiện phản ứng phức tạp, khó thực hiện.
Ưu điểm của phương pháp thủy nhiệt được thực hiện ở thể lỏng nên có khả năng tăng nhanh sự khuếch tán, hấp thụ, tốc độ phản ứng và sự kết tinh. Phương pháp thủy nhiệt tốt cho môi trường hơn các phương pháp tổng hợp khác, đóng góp một phần trong việc lưu trữ năng lượng do nhiệt độ quá trình thấp, không dùng biện pháp nghiền, khả năng tái chế chất thải, sự thải an toàn và thuận tiện các chất thải không được tái chế.