Katmanlı imalata uygun, biyouyumlu, biyoaktif ve radyoopak termoplastik kompozit malzeme üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of bio-compatible, bio-active and radio-opaque thermoplastic polymeric composites for additive manufacturing
Yazar: TUĞÇE KILIÇASLAN
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET SARIKANAT
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, katmanlı imalat yöntemlerinden biri olan seçici lazer sinterlemeye (SLS) uygun, biyouyumlu, biyoaktif ve radyo-opak özelliklere sahip Polimetil Metakrilat (PMMA) tabanlı toz kompozit üretimi ve karakterizasyonu hedeflenmiştir. Kompozit toz, orbital kemik hasarlarının onarımında kullanılan üç boyutlu (3B) implant uygulamalarında kullanılmasına yönelik tasarlanmıştır.
Bu amaç kapsamında, ilk olarak farklı oranlarda Hidroksiapatit (HA) ve Baryum Sülfat (BS) dolgulu PMMA tabanlı kompozitler üretilmiştir. Kompozit granüller fiziksel, termal ve mekanik testler yardımıyla karakterize edilmiştir. Ardından, dolgu-matris arayüzey iyileştirmesi amacıyla birleştirici ajan kompozit formülasyonuna dahil edilmiştir. Optimum özelliklere sahip, arayüzeyi iyileştirilmiş %10 HA ve %4 BS dolgulu kompozit granül seçilmiş, öğütülüp elenerek toz kompozit elde edilmiştir. Karakterizasyon çalışmaları tamamlanan toz kompozitin katmanlı imalata uygunluğunun ispatı, uygun SLS parametrelerinin tespiti ve hücrelerin tutunup farklılaşabileceği gözeneklilik eldesi için 3B kompozit numuneler üretilmiş ve karakterize edilmiştir. Son olarak; biyouyumlu, biyoaktif ve radyo-opak özelliklere sahip PMMA tabanlı kompozit toz ile dana orbital kemik modelinde yaratılan orbital hasarın kısmi bir parçasına benzer 3B kompozit numune üretilerek tez çalışması tamamlanmıştır.

Abstract:
In this thesis study, the production and characterization of Polymethyl Methacrylate (PMMA) based powder composite, which is suitable for selective laser sintering (SLS), one of the additive manufacturing methods, and has biocompatible, bioactive and radio-opaque properties, is aimed. Composite powder is designed for use in three-dimensional (3D) implant applications used in the repair of orbital bone damage.
For this purpose, PMMA based composites filled with Hydroxyapatite (HA) and Barium Sulphate (BS) in different ratios were first produced. Composite granules were characterized with the help of physical, thermal and mechanical tests. Then, the coupling agent was included in the composite formulation for the purpose of filler-matrix interface improvement. Composite granule filled with 10% HA and 4% BS with optimum properties and improved interface was selected and powder composite was obtained by grinding and sieving. A three-dimensional (3D) composite sample was produced and characterized to prove the suitability of the powder composite for additive manufacturing, which characterization studies were completed, to determine the appropriate SLS parameters, and to obtain bone porosity to which cells can adhere and differentiate. Finally, the thesis study was completed by producing the 3D partial part of the orbital damage created in the calf orbital bone model with PMMA-based composite powder, which has biocompatible, bioactive and radio-opaque properties.