Metalik implant malzeme yüzeylerinin biyo uyumlu polimerlerle kaplanarak biyo aktif hale getirilmesi
Coating of metalic implant surfaces with bio compatible polymers to have bio activity
Yazar: NİHAL KAHRAMAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AYLİN ALBAYRAK
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Paslanmaz çelik = Stainless steel

Özet:
Bu çalışmanın amacı metalik implant malzeme olarak kullanılan 316L paslanmaz çeliğinin yüzeyini elektropolimerizasyon yöntemini kullanarak biyo-uyumlu poli(HEMA-GDMA) ile kaplayıp malzemenin biyolojik uyumluluğunu ve işlevselliğini geliştirmektir. Elektropolimerizasyon hücresinde, başlatıcı olarak  (NH4)2S2O8  ve (H2SO4), monomer olarak HEMA, çapraz bağlayıcı olarak GDMA, çalışma elektrotu olarak 316L paslanmaz çeliği, yardımcı elektrot olarak grafit elektrot ve referans olarak SCE (doymuş kalomel elektrot) kullanılmıştır. Ayrıca iletkenliği arttırmak için çözeltiye  Na2SO4 ilave edilmiştir. Kaplamanın kalınlığı ve homojenliği kullanılan başlatıcı türüne, başlatıcı, monomer  ve çapraz bağlayıcı konsantrasyonuna bağlı olarak değişmektedir. Ayrıca, uygulanan potansiyel, döngü sayısı ve tarama hızı da döngüsel voltametri uygulamalarında önemli parametrelerdir. Yapılan çalışmada bu parametreler optimize edilmeye  çalışılmış ve değişik kalınlık ve yapışma özelliğine sahip kaplamalar elde edilmiştir. Kaplamaların korozyon potansiyeli potansiyostatik-galvanostatik yöntemle ölçülmüş ve elektrokimyasal parametreler TAFEL ekstrapolasyonu yöntemiyle elde edilmiştir. Ayrıca, hidrojel kaplamaların şişme davranışını karakterize etmek için su tutma kapasitesi ölçümleri yapılmıştır. Kaplamaların üzerinde Ca-P birikim eğilimi simule edilmiş vücut sıvısı içerisine daldırarak veya üre yardımlı mineralizasyon tekniği kullanarak araştırılmıştır. Hidrojel kaplamaların biyouyumluluğu MG63 insan osteoblast benzeri hücreler kullanılarak değerlendirilmiştir.  Kaplamaların yüzey morfolojisi, hücre yapışması ve yayılımı, ve kaplamaların üzerinde Ca-P mineral varlığı taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Kimyasal karakterizasyonlar EDS, XRD ve FTIR kullanılarak yapılmıştır. Kaplamaların kalınlık ve pürüzlülük değerleri yüzey profilometresi cihazından elde edilmiştir. 

Anahtar sözcükler: Elektropolimerizasyon, Hidrojel, Biyomineralizasyon, Biyomalzeme, Korozyon

Abstract:
ABSTRACT

The aim of the study is to coat 316L stainless steel which is used as an implant material with bio-compatible poly (HEMA-GDMA) by electropolymerization method in order to develop the functionality and the bio-compatibility of the coatings. In the electropolymerization cell, (NH4)2S2O8 and (H2SO4) were used as initiators, HEMA was used as the monomer, GDMA was the cross-linker, 316L stainless steel was the working electrode, graphite rod was the counter electrode and SCE (saturated calomel electrode) was used as the referance electrode. Also, Na2SO4 was added to improve the conductivity of the solution. The thickness and homogenity of the coatings differ depending on the type of the initiator used and concentrations of the initiator, monomer and the cosslinker. Also, applied potential,  number of cycles and scan rates are important as CV parameters. In this study, these parameters were tried to be optimized and coatings with different thickness and adhesion properties were obtained. Corrosion potentials of the coatings were measured using potantiostat-galvanostat and electrochemical parameters were obtained from TAFEL extrapolatation technique. Also, water content determination was done to characterize the swelling behaviour of the hydrogel coatings. The tendency of Ca-P deposition on the coatings was explored either by immersing them in a simulated body fluid or by an urea assisted mineralization technique. MG63 human osteoblast-like cells were used to assess the biocompatibility of the hydrogel coatings. Surface morphologies of the coatings, cell adhesion and spreading,  and presence of Ca-P minerals on the coatings were examined by SEM. Chemical characterizations were done using EDS, XRD and FT-IR. Thickness and roughness values of the coatings were obtained by the surface profilometer device.

Keywords: Electropolymerization; Hydrogel; Biomineralization; Biomaterial; Corrosion