Sol-jel yöntemi ile Na2O-B2O3-P2O5-SiO2-CaO biyoaktif camlarının üretimi
Produciton of Na2O-B2O3-P2O5-SiO2-CaO bioactive glasses by sol-gel method
Yazar: CEM KESGİN
Danışman: PROF. DR. SEVİL YÜCEL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Biyoaktif camlar = Bioactive glass

Özet:
Biyoaktif camlar kemik kırıklarının veya çatlaklarının tedavisinde kemik dolgu malzemesi olarak kullanılan, yüksek biyoaktivitesi sayesinde yüzeyinde hidroksiapatit benzeri tabaka oluşturarak yumuşak ve sert dokuya sıkı bağlanma özelliğine sahip biyouyumlu malzemelerdir. Bu çalışmanın amacı, bor kaynağı olarak sodyum tetraborat, sodyum kaynağı olarak sodyum silikat çözeltisi kullanarak sol-jel yöntemi ile Na2O-B2O3-P2O5-SiO2-CaO bileşenlerinden meydana gelen biyoaktif cam özelliğine sahip bir biyomalzeme üretmektir. Yapılan çalışmalarda asidik çözelti üzerine bazik çözeltinin eklenmesi, bazik çözelti üzerine asidik çözelti eklenmesi, bileşen yüzdelerinde değişkenlik, çözelti hacimlerinde değişkenlik, bor içeriğinde değişkenlik  parametrelerini irdeleyen altı farklı deney düzeneği ele alınmıştır. Elde edilen biyoaktif cam numunelerinin yapı, kimyasal bağ ve yüzey bileşimlerinin analizi için X-Işınları Floresans Spektrometresi (XRF), Atomik Absorpsiyon Spektrometresi (AAS), Brunauer-Emmett-Teller (BET), Taramalı Elektron Mikroskopisi-Enerji Dağılımı Spektrometresi (SEM-EDS), X-Işınları Difraksiyonu (XRD), Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektrometresi (FTIR) yapılmıştır. Ayrıca bu cam yapılar,  Tris tampon çözeltisinde  1, 2, 3 saat, 1, 2, 3, 4, 5, 8 ,9 gün bekletilerek pH ölçümleri yapılmış ve biyobozunurluk davranışları  izlenmiştir. Buna ek olarak 1, 7 ve 14 gün boyunca yapay vücut sıvısında bekletilerek biyoaktivite özellikleri belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre bu yapıların Tris çözeltilerinde çözünürlüklerinin zamanla arttığı, 1, 7 ve 14 günlerinin her birinde tüm biyoaktif cam numunelerinde hidroksipatit yapının oluştuğu gözlenmiştir. Sonuç olarak, bor yüzdesinin belirli %3,13-5,76 aralığında katılabildiği %5,76'dan fazlasının yapı içeriğine giremediği, çözelti oluşumunda asidiklik veya baziklik sıralamasının sonuca anlamlı etkisinin olmadığı, biyoaktif camda silis kaynağı olarak sodyum silikat çözeltisinin ve bor kaynağı olarak da sodyum tetraborat kullanılabileceği sonuçlarına ulaşılmıştır.

Abstract:
Bioactive glasses are biocompatible materials that are used as bone filling material in the treatment of bone fractures or cracks, forming a hydroxyapatite-like layer on their surface thanks to their high bioactivity and have the property of tight binding to soft and hard tissue. The aim of this study is to produce a bioactive glass-like biomaterial composed of Na2O-B2O3-P2O5-SiO2-CaO components by sol-gel method using sodium tetraborate as a boron source and sodium silicate solution as a sodium source. In the studies conducted, six different experimental setups that examine the parameters of adding basic solution on acidic solution, adding acidic solution on basic solution, variation in component percentages, variation in solution volumes, variability in boron content were discussed. Chemical bond and surface compositions of the bioactive glass samples were analyzed by X-Ray Fluorescence (XRF), Atomic Absorption Spectroscopy (AAS), Brunauer-Emmett-Teller (BET), Scanning Electron Microscopy and Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (SEM-EDS), X-ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). In addition, these glass structures were kept in Tris buffer solution for 1, 2, 3 hours, 1, 2, 3, 4, 5, 8, 9 days and their solubilities were monitored by measuring pH and were also kept in simulated body fluid for 1, 7 and 14 days. According to the results, the solubility of these structures in Tris solutions increased over time, and the formation of hydroxypatite structure in all bioactive glass samples was observed on days 1, 7 and 14. As a result, it is concluded that the boron percentage cannot enter the structure content after %5,76 that can be added to the glass structure up to %3,13-5,76 level, acidity or basicity order does not affect the result in solution formation, sodium silicate solution can be used as a source of silica and sodium tetraborate can be used as a source of boron in bioactive glass has been reached.